die bedrohung des kakaos durch schwarzfäule...

Fakultät Life Sciences

Studiengang Ökotrophologie

Die Bedrohung des Kakaoanbaus durch Pilzpathogene in Mittel- und Südamerika

– Qualitätsanalysen an Rohkakao von teilresistenten Klonen

Bachelorarbeit

Tag der Abgabe:

28.02.2011

Vorgelegt von:

Betreuender Prüfer:

Prof. Dr. Michael Häusler

Imke Jens

Zweiter Prüfer:

Dr. rer. Nat. Daniel Kadow

Biocenter Klein Flottbek

Ohnhorststraße 18

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis ........................................................................................... I

Verzeichnis verwendeter Geräte ............................................................................. I

Verzeichnis verwendeter Chemikalien .................................................................. III

Abbildungsverzeichnis ........................................................................................... IV

Tabellenverzeichnis ............................................................................................... IV

Zusammenfassung ................................................................................................ VI

Abstract ................................................................................................................. VI

1 Einführung ........................................................................................................... 1

2 Hintergrund .......................................................................................................... 2

2.1 Die Ernte ....................................................................................................... 3

2.2 Die Fermentation .......................................................................................... 3

2.3 Die Trocknung .............................................................................................. 4

2.4 Die Varietäten ............................................................................................... 5

2.4.1 Criollo ...................................................................................................... 5

2.4.2 Forastero (Amelonado) ........................................................................... 6

2.4.3 Nacional .................................................................................................. 6

2.4.4 Trinitario .................................................................................................. 6

2.5 Kakaokrankheiten ......................................................................................... 7

2.5.1 Frosty Pod ................................................................................................. 8

2.5.1.1 Verbreitung der Frosty Pod in Mittel- und Südamerika ........................ 8

2.5.1.2 Weiterverbreitung: Präventivmaßnahmen ............................................ 9

2.5.2 Black Pod ................................................................................................... 9

2.5.2.1 Verbreitung der Black Pod ................................................................. 10

2.5.2.2 Präventivmaßnahmen: Black Pod ...................................................... 10

2.5.3 Hexenbesenkrankheit .............................................................................. 10

2.5.3.1 Verbreitung der Hexenbesenkrankheit ............................................... 11

2.5.3.2 Präventivmaßnahmen: Hexenbesenkrankheit ................................... 11

3 Qualitätsbeurteilung von Rohkakao ................................................................... 12

3.1 Qualität und Handel .................................................................................... 12

3.2 Qualität und Kakao ..................................................................................... 12

3.2.1 Der Kakaosamen .................................................................................. 13

3.2.2 Das Aroma ............................................................................................ 13

3.2.3 Fettgehalt und Fettzusammensetzung .................................................. 13

3.2.4 Reifbedingte Unterschiede .................................................................... 14

3.2.5 Die Methylxanthine ............................................................................... 14

4 Aus gewählte Parameter für die Qualitätsanalyse ............................................. 14

5 Genotypen Forschung – Resistenzeigenschaften gegenüber Pilzpathogenen . 15

6 Qualitätsanalysen .............................................................................................. 16

7 Durchführung der Analysen ............................................................................... 17

7.1 Durchführung physikalischer Analysemethoden ......................................... 17

7.1.1 Der Schnitttest (engl. Cut-Test) ............................................................ 17

7.1.2 Das durchschnittliche Samengewicht ................................................... 18

7.1.3 Bestimmung des Wassergehalts........................................................... 18

7.2 Durchführung chemischer Analysemethoden ............................................. 18

7.2.1 Die Gesamtfettbestimmung .................................................................. 18

7.2.2 Die pH-Wert Bestimmung ..................................................................... 18

7.2.3 Organische Säuren ............................................................................... 19

7.2.4 Theobromin- / Coffeinbestimmung aus Rohkakao ................................ 20

7.2.5 Aminosäurenbestimmung aus Kakao ................................................... 21

7.2.6 Zuckerbestimmung aus Kakao ............................................................. 23

7.2.7 Phenolische Inhaltsstoffe ...................................................................... 24

7.2.7.1 Bestimmung des Gesamtphenolgehaltes mit Folin-Ciocalteus-Reagenz

am Photometer .............................................................................................. 24

7.2.7.2 Bestimmung der Polyphenole mit der HPLC ...................................... 25

8 Beschreibung und Auswertung der Ergebnisse ................................................. 26

8.1 Physikalische Methoden ............................................................................. 26

8.1.1 Schnittbild CATIE R-1 ........................................................................... 28



8.1.4 Schnittbild PMCT-58 ............................................................................. 31

8.1.5 Schnittbild CC-137 ................................................................................ 32

8.1.6 Zusammenfassung, Auswertung Schnittest .......................................... 33

8.2 Der Wassergehalt ....................................................................................... 33

8.3 Auswertung Chemische Analysen .............................................................. 33

8.3.1 Gesamtfettanteil .................................................................................... 33

8.3.2 Der pH-Wert und die organischen Säuren ............................................ 35

8.3.3 Die Methylxanthine ............................................................................... 37

8.3.4 Gesamtgehalt an freien Aminosäuren und reduzierenden Zuckern ...... 39

8.3.5 Der Polyphenolgehalt ............................................................................ 41

8.4 Zusammenfassung der Analysen ............................................................... 42

9 Ausblick ............................................................................................................. 43

10 Literaturverzeichnis ......................................................................................... 44

11 Eidesstattliche Erklärung ................................................................................. 48

12 Anhang ............................................................................................................ 49

I

Abkürzungsverzeichnis

°Celsius °C

Bar (Druck) bar

Centro Agronómico Tropical de Investiga-

ción y Ensenanza CATIE

destilliertes Wasser dest. Wasser

Fettfreie Trockenmasse ffTM

Gramm g

Hochleistungsflüssigkeitschromatographie HPLC

Kilogramm kg

Liter L

Mikrogramm ug

Mikroliter uL

Millibar mbar

Milligramm mg

Milliliter mL

Minute min

Nanometer nm

Polyvinylpolypyrrolidon PVPP

Sekunde sek

Umdrehungen pro Minute U/min

Verzeichnis verwendeter Geräte

Autosampler Merck Hitachi, AS200-Autosampler

Autosampler Waters, Autosampler 717 Plus

Dagasser Phenomenex, Degasser DG-4400

Degasser Phenomenex, 4 Kanal Degasser

Detektor Waters, Photo Dioden Array Detector 996

Detektor Waters, Differentialrefraktometer R401

Detektor Merck Hitachi F-1050

Detektor Merck Hitachi, UV-VIS-Detektor L-7420

Exsikator

Extraktionsapperatur von GFL

II

(Fett) Kochstation

Gefriertrockeneinheit Christ, ALPHA I-6 mit PFEIFFER Vacuumpumpe ONF 16

HPLC Quantifikation Waters, Millenium Software

Kugelmühle Retsch, MM200

Magnetrührplatten, di-

verse IKAMAG RET (Oberflächenheizplatte)

Membranpumpen, di-

verse Vacuubrand

Mischkammer Knauer, dynamische Mischlammer

Mixer (zum zerkleinern

des Rohkakaos) Braun

pH-Meter METROHM, 654 pH-Meter

Photometer amersham pharmacia biotech, Ultrospec 3000

Pipetten Eppendorfpipetten und Vollpipetten

Pumpe Knauer, Smartline pump 1000

Pumpe Waters, Smartline pump 1000

Pumpe Knauer, HPLC Pumpe 64

Rotationsverdampfer

Resona technics, LABO ROTA SE320 mit Vacuubrand

12433 Membranpumpe

Rotationsverdampfer

Resona technics, LABO ROTA SE320 mit Vacuubrand

Membranpumpe

Säulenofen Waters, Säulenofen mit Temperaturkontrolleinheit

Schneidbrett

Thermocycler Eppendorf, Thermomixer comfort

Trennsäule

Merck, LiChroCART 250-4 [Lichrospher 100 RP-18 (5

um)]

Trennsäule Thermo Scientific, Hypersil APS-2 (125*4mm)

Trennsäule Merck, Lichrosopher 60 RP select (5 um)

Trennsäule Kationenaustauscher Aminex HPX-87H

Trockenschrank Memmert, Modell 500

Ultraturrax Rührer ULTRA-TURRAX T25

UV-Wasserbad Bandelin Sonorex, Super RK 510H

Vakuumtrockenschrank W.C. Heraeus GmbH, FabrikatNr. 3710 mit

III

Membranpumpe von Vakuubrand Fab.Nr: 13931

Vorsäule Lichrosphere 100RP-18 (5um)

Vorsäule BioRad, Micro Guard Cation H Cartridge

Waage 1 Sartorius, CP4201

Waage 2 sartorius, Analytic AC 210S

Wasserbad GFL

Zentrifuge 1 Heraeus, Megafuge IIR, Thermo scientific

Zentrifuge 2 Heraus Instruments, Biofuge fresco

Verzeichnis verwendeter Chemikalien

Aceton/Wasser-Gemisch Merck, 14 und dest. Wasser

Acetonitril (lichrosov) Merck, 29

Benzoesäure Merck, für Analytik 136

Borsäure (lichrosov) Merck, 165

Carrenz I Merck, 929 Kaliumhexacyanoferrat (II)-Trihydrat

Carrenz II Merck, 920 Zinkacetat Dihydrat

Catechinstandard Fluka

Epicatechinstandard Sigma

Epicathechin (Eichreihe) Roth, 0011391

Essigsäure (konzentriert) Sigma-Aldrich, 9749

Folin-Ciocalteus Merck, 3264

Fructose Merck, 5323

Glucose Sigma Cell Culture, G- 7021

Kaliumhydroxidlösung Merck, 834

Methanol (lichrosov) Merck, 6007

Natriumacetat (lichrosov) Sigma-Aldrich, 00071185

Natriumcarbonat (20%) Merck, 1.06392

n-Hexan Merck, für Analytik

Petrolether Merck, 632

Phthaldialdehyd (lichrosov) Fluka Analytical, 79760

Protocaetechinsäurestandard Aldrich

PVPP Fluca Analytical, 77627

IV

Poly(venylpolypyrolidone)

Saccharose Merck, 7654

Tetrahydrofuran (lichrosov) Merck, 8101

Triflouressigsäure (lichrosov) Merck, 00808260

Wasser (destilliert)

Wasser lichrosov J.T.Baker, 4218

Abbildungsverzeichnis Seite

Abb. 1 Die Varietäten 5

Abb. 2 Beispiel für schiefrige, schiefrig violette- und vollviolette- Ka-

kaobohne

27

Abb. 3 Beispiel für schimmelbefallene Kakaobohnen 27

Abb. 4 Beispiel für braun- und hellbrechende- Kakaobohne 27

Abb. 5 Schnittbild CATIE R-1 28



Abb. 8 Schnittbild PMCT-58 31

Abb. 9 Schnittbild CC-137 32

Abb. 10 Gesamtfettanteil der Proben im Vergleich 34

Abb. 11 Milch und Essigsäuregehalte der Proben im Vergleich 36

Abb. 12 Theobromin- und Coffeingehalte der Proben im Vergleich 38

Abb. 13 Vergleich der Gehalte an freien Aminosäuren 39

Abb. 14 Gesamtgehalt reduzierender Zucker im Vergleich 40

Abb. 15 Gesamtphenolgehalt, (-)-Epicatechin und (+)-Catechin im Ver-

gleich

41

Tabellenverzeichnis Seite

Tab. 1 HPLC Konditionen zur Bestimmung der organische Säuren 19f

Tab. 2 HPLC Konditionen zur Bestimmung der Methylxanthine 21

Tab. 3 HPLC Konditionen zur Bestimmung der freien Aminosäuren 22f

Tab. 4 HPLC Konditionen zur Bestimmung von reduzierenden Zu-

ckern

24

Tab. 5 HPLC Konditionen, Bestimmung der Polyphenole 25f

V

Tab. 6 pH-Werte 35

Tab. 7 Quotient aus Theobromin- und Coffeingehalten 38

VI

Zusammenfassung

Weltweit wird der jährliche Gesamtertrag an Rohkakao durch den Befall mit Pilz-

pathogenen und anderen Schädlingen dezimiert. In der Vergangenheit führte dies

zu erheblichen Ernteausfällen in Mittel- und Südamerika. Viele Farmer mussten

bereits auf den Anbau anderer Nutzpflanzen umsteigen. Ein Forschungsprojekt

des „Centro Agronómico Tropical de Investigación y Ensenanza“ kurz CATIE, hat

sich zum Ziel gesetzt Genotypen mit Resistenzeigenschaften gegenüber den ag-

gressivsten Pathogenen, und besonders guten Ernteergebnissen zu entwickeln

um diese anschließend das Pflanzgut zu vertreiben und so der Entwicklung der

vergangenen Jahrzehnte gegenzusteuern. Nun wurden erstmals sechs Klone

ausgewählt, in einem Feldversuch ausgebracht und zu Rohkakao verarbeitet. Fünf

dieser Klone werden im Rahmen dieser Ausarbeitung auf Ihre Qualität geprüft und

anschließend bewertet. Untersuchte Qualitätsparameter sind dabei das Schnitt-

bild, der Wassergehalt, der Fettgehalt, der pH-Wert, der Gehalt- an organischen

Säuren, Methylxanthinen, freien Aminosäuren, reduzierender Zucker und

Polyphenole. Die ermittelten Ergebnisse zeigen wie die Qualität der Proben einzu-

schätzen ist und lassen Rückschlüsse auf eventuelle Defizite in der Nacherntebe-

handlung zu.

Abstract

The worldwide production of raw cacao suffers as a result of the disastrous impact

of diverse fungus pathogens and pests to the annual yield. In the past this lead to

a significant yield decline throughout Central- and South America. Many farmers

had to change their cultivation to other tropical crops. A research project from CA-

TIE attempts to find genotypes with resistance properties against the most ag-

gressive pathogens that also provide good crop yield features. Six Clones got se-

lected and have been planted and harvested in a field trial. Five of these Clones

got examined on quality parameters and have been evaluated afterwards. Quality

parameters like the Cut-Test, the fat content, the pH-value, the content of organic

acids, methylxanthine, free aminoacids, reducing sugars and polyphenole have

been included in the evaluation. The ascertained results provide the possibility of

evaluating and improving the raw bean quality properly.

1

1 Einführung

Kakao (Theobroma cacao L.) ist weltweit eine der wichtigsten Kultur- und Nutz-

pflanzen zur Herstellung von Genuss- und Kosmetikprodukten. Durch Schädlings-

und Pilzbefall entsteht jährlich ein Schaden von einigen Milliarden Euro, beson-

ders betroffen sind dabei Gebiete in Mittel- und Südamerika. Um großen Ernteaus-

fällen durch Pilzbefall in Zukunft vorbeugen zu können, wurde ein Forschungspro-

jekt des „Centro Agronómico Tropical de Investigación y Ensenanza“ kurz CATIE

in Costa Rica ins Leben gerufen. Seit den achtziger Jahren wird nun schon nach

Genotypen mit Resistenzeigenschaften geforscht. Das Hauptaugenmerk liegt da-

bei auf Resistenzen gegenüber Moniliophtora roreri. Sechs Genotypen, welche

sich durch besonders hohe Toleranz gegenüber Moniliophtora rorei und gute Ern-

teerträge auszeichnen, wurden für ein Zuchtprogramm zur Verbesserung des mit-

telamerikanischen Kakaoanbaus ausgewählt.

Im Rahmen dieser Arbeit soll erörtert werden, inwieweit fünf dieser Genotypen für

die Produktion hochwertigen Rohkakaos nutzbar sind. Dies geschieht mit Hilfe

bereits standardisierter Qualitätsprüfverfahren, die zunächst ausführlich beschrie-

ben und später auf die Proben angewendet werden.

Die der Arbeit zu Grunde gelegten Forschungsfragen lauten:

1. In wieweit ist der Kakaoanbau in Mittel- und Südamerika durch den Befall

mit unterschiedlichen Pathogenen bedroht? Welche Pathogene spielen da-

bei eine entscheidende Rolle? Welche Gegenmaßnahmen wurden bisher

angewendet?

2. Wie ist die Qualität der fünf durch CATIE zur Verfügung gestellten Genoty-

pen zu beurteilen?

Um einen Einstieg in das Thema „Kakao“, den heutigen Stand der

Genotypenforschung, sowie das Ausmaß und den Einfluss von Kakaokrankheiten

zu bekommen, ist der Arbeit ein theoretischer Teil vorangestellt. Dies soll dabei

helfen einen Überblick zu bekommen und die thematische Einordnung erleichtern.

2

2 Hintergrund

Der Kakaobaum Theobroma cacao L. gehört zur Familie der Malvaceae. Ur-

sprünglich stammt Theobroma cacao L. aus Mittel- und Südamerika (Alverson et

al., 1999, S. 1474). Dementsprechend gedeiht die Pflanze in tropischen Mischwäl-

dern am besten. Die Temperatur sollte dabei das Jahresmittel von 21° C nicht un-

terschreiten. Die Boden- und Luftfeuchte ist optimaler weise konstant, es wird eine

jährliche Niederschlagsmenge von 2000 bis 8000 mm benötigt. Die erforderlichen

Bedingungen finden sich 20° nördlich bis 20° südlich des Äquators (Fincke, 1965,

S.35).

Im Jahre 1753 gab Linnaeus der Kakaopflanze den Namen „Theobroma cacao“,

was so viel wie „Speise der Götter“ bedeutet. Die Baumgattung Theobroma um-

fasst 22 Unterarten, wobei Theobroma cacao L. weltweit die größte Bedeutung

inne hat und am weitesten verbreitet ist. Kakao wird sowohl in Mono- als auch in

Mischkulturen angepflanzt. In Monokulturen können bis zu 10.000 Bäume pro

Hektar angepflanzt werden, in der Regel finden sich allerdings zwischen 1000 bis

2000 Bäume pro Hektar Anbaufläche. In Mischkulturen mit anderen Nutzpflanzen

wie Bananen, Kokos oder Papaya finden sich dann dementsprechend kleinere

Pflanzdichten (Rohsius, 2007, S.8).

Der Kakaobaum weißt in der Regel einen Hauptstamm und drei bis fünf Hauptäste

(Jorquette) auf. Diese Jorquettes bringen fächerförmig angeordnete Seitenzweige

hervor. Unter- und oberhalb der Jorquetten entwickeln sich außerdem so genann-

te Chupons, aus denen sich ebenfalls Jorquetten bilden können. Nach etwa 10

Jahren ist der Baum ausgewachsen. Blütenstände treten sowohl am Hauptstamm

(Kauliflorie) als auch an den Ästen (Ramiflorie) auf. Blütenbildung kann über das

ganze Jahr verteilt auftreten (Milz, 2006, S.8).

Die, aus Stecklingsvermehrung gezogenen Pflanzen, werden als Klone bezeich-

net. Sie werden aus den ortotroph wachsenden Chupons gezogen. Sie bilden we-

der einen Hauptstamm noch eine Hauptwurzel aus und wachsen buschig ver-

zweigt. In der Regel werden die Bäume für den kommerziellen Anbau aus Kakao-

samen gezogen (Rohsius, 2007, S. 8). Rohkakao gehört heute weltweit zu den

wichtigsten Nutzpflanzen, zur Herstellung von Genussgütern (Hebbar, 2007, S.

1658). Grundsätzlich wird die Art Theobroma cacao L., den Qualitäten entspre-

chend, in Edel- und Konsumkakao unterteilt (Dand, 1999, S. 20).

3

Im Handelsjahr 2009 wurden 36% des weltweiten Exportgutes an Rohkakao von

der Elfenbeinküste produziert und verschifft. Auf Platz zwei bis fünf liegen Ghana

(24%), Indonesien (16%), Nigeria (6%) und Kamerun (4%). 86% des weltweiten

Bedarfs wird durch die Produktion in diesen Anbaugebieten gedeckt. Europa, Asi-

en und Amerika sind die größten Abnehmer der Ware (Parker, 2009, S. 9ff).

2.1 Die Ernte

Die Ausreifung einer Kakaofrucht dauert etwa 4-9 Monate, von der Befruchtung

der Kakaoblüte bis zur Erntereife der Frucht. Das zur Ernte geeignete Reifestadi-

um erstreckt sich über rund zwei bis drei Wochen. Werden die Früchte binnen die-

ser Frist nicht abgeerntet besteht die Gefahr, dass die Samen auskeimen. Das

Abernten der reifen Früchte kann außerdem Schädlingsbefall vorbeugen. Es ist

jedoch ebenso unerlässlich die Früchte nicht vorzeitig abzuernten, da binnen der

letzten 27 Reifetage innerhalb der Pulpa Zucker gebildet wird. Dies ist für den

nachfolgenden Fermentationsprozess unerlässlich. Erntezeiten sind von den kli-

matischen Bedingungen der Anbauregion abhängig. In den Monaten September

bis März werden allerdings 80% des weltweiten Jahresertrags eingebracht

(Fincke, 1965, S. 44f).

2.2 Die Fermentation

Dieser Vorgang dient in erster Linie der Bildung von Aromavorstufen in den Ka-

kaosamen. Das Ausbilden der Aromavorstufen durch die Fermentation ist wichtig

um nach der anschließenden Trocknung und Röstung ein typisches Rohkakao-

aroma zu erhalten. Außerdem wird auf diese Weise die Pulpa, das den Samen

umgebende Fruchtmus, vergoren und so von der Samenschale gelöst. Um den

Fermentationsprozess zu initiieren werden die aus der Frucht ausgelösten Samen

samt Pulpa, für mehrere Tage, in Haufen oder Kisten gelagert (Fincke, 1965, 47ff).

Der Fermentationsprozess ist in mehrere Phasen unterteilt. Während der ersten,

anaeroben Phase metabolisieren Hefen die in der Pulpa enthaltene Zitronensäure

und bauen Zucker zu Ethanol ab. Durch die Aktivität von Milchsäurebakterien ent-

steht außerdem Milchsäure. Auch polymere Bestandteile der Pulpa wie Pektine

werden durch Enzymaktivitäten abgebaut. Sind nun die festen Pulpabestandteile

aufgelöst fließen sie ab und Sauerstoff kann in die Fermentationsmasse eindrin-

gen. Hiermit wird die zweite, aerobe Phase der Fermentation initiiert. Nun findet

4

die Oxidation des Ethanols durch Essigsäurebakterien zu Essigsäure statt. Dabei

entstehen Temperaturen von bis zu 55°C und die Samen sterben ab (Rohsius,

2007, S.15ff). Zur gleichmäßigen Wärmeverteilung ist das gelegentliche Umwäl-

zen der Fermentationsmasse unerlässlich. Die Zellwände sind nun durchlässig

und die Zellsäfte können den Kakaosamen durchdringen. In der letzten Phase der

Fermentation erfolgt die Bildung von Farbstoffen und Aromavorstufen. Allein die

alkoholische Gärung im ersten Stadium erfolgt unter Sauerstoffausschluss (anae-

rob). Alle nachfolgenden Schritte sind aerob (Fincke, 1965, S. 47ff). Mehrere Fak-

toren nehmen Einfluss auf die benötigte Fermentationsdauer. Der Genotyp der

Samen ist einer dieser Faktoren. So brauchen Criollos (siehe Abschnitt 2.4.1) nur

etwa zwei bis drei Tage zur optimalen Ausbildung gewünschten Aromavorstufen.

Forasteros (siehe 2.4.2) benötigen für diesen Vorgang rund sechs bis sieben Ta-

ge. Um die optimale Entwicklung von Aromavorstufen zu gewährleisten ist es

wichtig die Fermentationszeit dem jeweiligen Erntegut anzupassen (Rohsius,

2007, S. 16). Maßgebliche Faktoren im Fermentationsprozess sind dabei das

Ausgangsmaterial, die Menge der verwendeten Samen, die Durchlüftung, die Häu-

figkeit und die Zeitpunkte der Durchmischung sowie die Isolierung der Masse

(Rohsius, 2007, S. 189).

2.3 Die Trocknung

Rohkakao sollte nicht mehr als 8% Wasser enthalten. Dies ist eine wichtige

Grundvoraussetzung für die industrielle Weiterverarbeitung. Zum Zwecke der

Trocknung werden die Samen meist auf Matten oder Schiebeböden ausgebreitet

und sonnengetrocknet. Diese Art der Trocknung dauert durchschnittlich sieben

Tage (Fincke, 1965).

In Regenzeiten findet die Trocknung auch teilweise durch Öfen oder Holzfeuer

statt, wobei das Risiko besteht, dass sich so genannte Fehlaromen (engl. off-

flavours) bilden und der Rohkakao rauchig schmeckt (Rohsius, 2007). Sind die

Samen nicht ausreichend getrocknet besteht die Gefahr des Schimmelpilzbefalls,

dies geht meist einher mit einer erhöhten Belastung durch Mycotoxine.

Schimmelplizbefall kann außerdem zur Bildung von Fehlaromen führen. Langsa-

me Trocknungsmethoden haben außerdem den Vorteil besser ausgebildeter

Aromavorstufen und eines geringeren Rest-Essigsäuregehalts. Außerdem werden

so, in kleinen Mengen, Amadori-Verbindungen (reduzierende Zucker und freie

5

Aminosäuren) gebildet, die während des Röstvorgangs die Maillard-Reaktion ein-

gehen und so die Grundbausteine für das spätere Kakaoaroma bilden. (Rohsius,

2007)

2.4 Die Varietäten

Traditionell wird dabei in Edel- und Konsumkakao unterschieden. Zu den Edelka-

kaosorten zählt dabei der Criollo. Unter Konsumkakao versteht man die „Upper

Amazon-“ und „Lower Amazon Forasteros“. Typisch ist zum Beispiel der

„Amelodano“ mit den weltweit größten Ernteertragsanteilen. Der Trinitario ist eine

Kreuzung der beiden Qualitäten, stammt ursprünglich aus Trinidad und Tobago

und zeichnet sich durch sein besonderes Aroma aus. Siehe dazu auch Abbildung

1 (Rohsius, 2007, S.2ff).

Abbildung 1: Die Varietäten Quelle: Cocoa Atlas 2010

2.4.1 Criollo

Criollos besitzen gegenüber den Forasteros ein feineres Aroma sowie einen drei-

bis vierfach höheren Coffeingehalt (Rohsius, 2007, S. 17). Daher wird er zu den

Edelkakaos gezählt und spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Edelka-

kao- und Schokoladenprodukten. Allerdings ist der Criollo sehr anfällig für Krank-

heiten, was die Kultivierung erschwert und die Erträge klein hält (Wolters, 1999, S.

128ff). Eine typische Form für die ausgereiften Früchte ist warzig, tief gefurcht und

6

schief zugespitzt geformt (Moreno, 2000, S. 164ff). Die Früchte haben Ihre Reife

erreicht, wenn sie weich und rot gefärbt sind. Durchschnittlich enthalten sie etwa

dreißig Samenkerne, welche entweder farblos oder hell-violett gefärbt sind (Dand,

1999, S.22).

2.4.2 Forastero (Amelonado)

Der Begriff „Amelonado“ beschreibt die Fruchtform (spanisch für „melonenförmig“).

Die Früchte sind breit, kurz, manchmal stumpf, manchmal spitz zulaufend. Am

Stielansatz kann die Frucht Flaschenhalsartig verengt sein. Die Fruchtschale ist

glatt und weist zehn Furchen auf (Wolters, 1999, S. 128ff). Die Früchte enthalten

etwa vierzig Samen, die in der Regel kleiner und dunkler sind als die des Criollo.

Die Farbe der Samen kann von hell- bis dunkelviolett variieren. Der Amelodano

findet weltweit die größte Verbreitung, und ist die meist produzierte Rohkakaosorte

der Welt (Dand, 1999, S.22). Amelodano Kakao gehört zu den „Lower Amazon

Forasteros“, welcher wiederum andere signifikante Charakteristika aufweist als der

„Upper Amazon Forastero“ (Cervantes-Martinez et al. 2007, S. 231f).

2.4.3 Nacional

Die Früchte des Nacional haben eine raue Oberfläche und eine dicke Fruchtwand,

sind vergleichsweise groß und grün gefärbt. Die Samen sind größer und besitzen

ein helleres Violett als ähnlich erscheinende Früchte anderer Varietäten. Der An-

bau beschränkt sich weitestgehend auf sein Herkunftsgebiet Ecuador. Der

Nacional-Kakao zeichnet sich durch sein besonders blumiges Aroma aus (Bartley,

2005, S.341).

2.4.4 Trinitario

Die Trinitarios besitzen sowohl Merkmale der Criollos als auch des Forastero. Die-

se Gruppe zeichnet sich durch eine, im Vergleich zu den Forasteros, meist höhere

Aromaqualität aus. Trinitarios liefern relativ hohe Erträge und besitzen eine höhere

Krankheitsresistenz als reine Criollos (Elwers, 2008, S. 46). Sie werden unter an-

derem im karibischen Raum, in Venezuela, im westlichen Kamerun und auf Java

angebaut. Die Fruchtwand ist auch im reifen Zustand hart und enthält dreißig oder

mehr Samenkerne (Dand, 1999, S.23).

7

2.5 Kakaokrankheiten

Der Pilz- und Schädlingsbefall von Kakaopflanzen führt jährlich zu einem ge-

schätzten Ernteverlust von etwa 20% bis 30% (Quellen machen dabei bisweilen

sehr unterschiedliche Angaben vgl. hierzu: Hebbar, 2007, S. 1658. Ploetz, 2007,

S. 1634. Evans, 2007, S. 1640ff). Die Anfälligkeit der Bäume auf diverse Krank-

heitserreger auf der einen, und das Alter der Plantagen auf der anderen Seite tra-

gen dazu bei, dass die jährliche Rohkakaoproduktion erheblich beeinträchtigt ist

(Hebbar, 2007, S. 1660). Um 1900 wurden rund 80% des Rohkakaos in Mittel-

und Südamerika produziert. Seitdem haben sich die Hauptanbaugebiete verscho-

ben. Heute wird der größte Anteil des benötigten Rohkakaos in Westafrika produ-

ziert. Dieser Wandel hängt eng mit der Verbreitung aggressiver Pilzpathogene

zusammen. Die drei Krankheiten mit den weitreichendsten Folgen in Mittel- und

Südamerika sind die Black pod (Phytophthora palmivora), Frosty pod

(Moniliophthora roreri) sowie die Hexenbesenkrankheit (Moniliophthora perniciosa;

vorher: Crinipellis perniciosa genannt) (Ploetz, 2006, S.1636).

Ein gutes Beispiel für die möglichen Auswirkungen einer Pilzkrankheit ist Brasilien.

Die Hexenbesenkrankheit ist hier für einen Ernterückgang von 75% verantwortlich.

Diese Entwicklung vollzog sich über einen Zeitraum von gerade einmal zehn Jah-

ren (zwischen 1989 bis 1999) und ließ den Gesamtertrag von 400´000 Tonnen

jährlich auf nur 100´000 Tonnen sinken (Hebbar, 2007, S.1659).

Kakaoproduzenten werden kaum mit der nötigen Infrastruktur ausgestattet, um

qualitativ hochwertige Ware zu produzieren und ihren Bestand vor Schädlingsbe-

fall zu schützen. Meist werden zur Bekämpfung der Pathogene und zum Schutz

der Pflanze vor einem möglichen Befall, Fungizide eingesetzt. Oft werden diese

jedoch unsachgemäß appliziert, oder die Bäume verfügen über einen zu hohen

Wuchs, sodass ein Auftragen der Fungizide verhindert wird. Die Trägerpflanze gibt

dann weiterhin Pathogene an ihre Umgebung ab (Hebbar, 2007, S.1659).

Bis heute ist der Gebrauch von Fungiziden, sowie das Entfernen vermeintlich in-

fektiöser Früchte und sonstiger Pflanzenpartien das einzige Mittel der Farmer die

Ausbreitung der Krankheiten zu verhindern (Hebbar, 2007, 1660).

Künftig ist die Entwicklung von Genotypen mit Resistenzeigenschaften gegenüber

der Pilzpathogene richtungsweisend. Die Hybriden sollen außerdem bessere Er-

träge liefern, und so den Rohkakaoanbau in Zentral- und Mittelamerika wieder pro-

fitabler machen. Trotz der sozioökonomischen und ökologischen Folgen, die diese

8

Pilze verursachen sind die Aspekte ihrer Lebenszyklen, wie Ihr Reproduktionsver-

halten, nicht restlos geklärt, ebenso wenig wie ihre phylogenetischen Beziehungen

(Aime, Phillips-Mora, 2005).

2.5.1 Frosty Pod

Frosty Pod ist eine Pilzkrankheit, die durch den Erreger Moniliophthora roreri aus-

gelöst wird und in vorwiegend neotropischen Gebieten auftritt. Moniliophthora

roreri ist ein hoch spezialisierter Pilz, der in der Lage ist sich vielfältigen äußeren

Einflüssen anzupassen. Der Erreger ist sowohl auf Meeresspiegelebene als auch

in einer Höhe von 1520 Metern anzutreffen. Temperaturunterschiede zwischen

18°-28°C kann der Erreger überstehen (Phillips-Mora, Wilkinson, 2007, S.1644 ff).

Werden die Kakaofrüchte innerhalb der ersten drei Wachstumsmonate infiziert,

sterben sie nur kurze Zeit später ab. Früchte die in späteren Wachstumsphasen

mit Moniliophthora roreri befallen werden, weisen andere Indikatoren auf. Dies

können wasseraufnehmende Defekte, Deformationen, frühzeitiges Reifen, sowie

braun eingefärbte Flecken auf der Fruchtschale sein. In fortgeschrittenen Stadien

der Infektion erweicht das innere Gewebe der Frucht. Die Samenkerne kleben zu

einer kompakten Masse zusammen, welche von einer wässrigen Substanz umge-

ben sind. Damit sind die Kakaosamen für die Weiterverarbeitung unbrauchbar. Die

braunen Verfärbungen werden binnen vier bis fünf Tagen von einem weißen

Mycel durchzogen. Mit fortschreitender Reifung wird das Mycel dunkler. Nach et-

wa drei Monaten sind die Früchte mumifiziert und werden so zur Hauptverbrei-

tungsquelle der infektiösen Erreger. Über sieben Billionen Sporen werden pro infi-

zierter Frucht produziert und nach Ausschüttung durch den Wind auf andere

Pflanzen übertragen (Phillips-Mora, Wilkinson, 2007, S.1644 ff).

Frosty Pod besitzt eine doppelt so hohe Zerstörungskraft wie die Black Pod (siehe

Punkt 2.5.2) und ist weniger kontrollierbar als die Hexenbesenkrankheit (siehe

2.5.3). In betroffenen Anbauländern führt der Befall mitunter zu Ernteverlusten von

80% oder mehr (Phillips-Mora, Wilkinson, 2007, S.1644 ff).

2.5.1.1 Verbreitung der Frosty Pod in Mittel- und Südame-rika

Im April 1956 wurde Frosty Pod zum ersten Mal in Panama identifiziert. Wahr-

scheinlich wurde der Erreger zusammen mit infizierten Früchten aus Kolumbien

ins Land gebracht. Obwohl Präventivmaßnahmen ergriffen wurden, um der Wei-

9

terverbreitung vorzubeugen, sind heute wichtige Anbaugebiete in ganz Mittel- und

Südamerika vom Befall durch Frosty Pod betroffen. Innerhalb einer Zeitspanne

von fünfzig Jahren hat sich Moniliophthora roreri von Panama nach Mexiko, über

3000 Kilometer Luftlinie, verbreitet. Aufgrund der großen Ernteverluste haben viele

Farmer auf den Anbau anderer Nutzpflanzen, wie Bananen, umgestellt. Natürliche

Barrieren wie Gebirgszüge, konnten die Verbreitung der Frosty Pod im gesamten

Mittel- und Südamerikanischen Raum nicht verhindern. Dies lässt darauf schlie-

ßen, dass primär der Handel mit infiziertem Samengut zu dieser Entwicklung bei-

getragen hat. Die Unerfahrenheit der Farmer im Umgang mit dem Pathogen trägt

außerdem zur rapiden Verbreitung bei (Phillips-Mora, Ortiz, Aime, 2006, S. 3ff).

2.5.1.2 Weiterverbreitung: Präventivmaßnahmen

Um eine Weiterverbreitung des Pathogens in andere Länder und Kontinente zu

verhindern, sollten Erzeuger über die Risiken der Verbreitung infizierter Schoten

und Samen aufgeklärt und für mögliche Maßnahmen geschult werden (das Ent-

fernen infizierter Früchte und die Beschneidung der umstehenden Flora). Auch der

Kakaopreis hat direkten Einfluss auf die Bekämpfung und Eindämmung des

Pathogens, da jede Maßnahme im Anbau einen Zuwachs an Arbeitsaufwand und

Produktionskosten bedeutet. Präventiv sollte also Aufklärung betrieben werden um

auch einer Verbreitung in den internationalen Hauptanbaugebieten von Afrika und

Asien vorzubeugen(Phillips-Mora, Wilkinson, 2007, S.1644 ff).

2.5.2 Black Pod

Die Black Pod, oder Schwarzfäule, wird von diversen Pathogenen der Familie

Straminipile, Gattung Phytophthora ausgelöst und führt weltweit zu Verlusten in

der Kakaoernte. Werden die Früchte vom Pathogen befallen, bilden sich zunächst

kleine, dunkle Defekte auf und/oder in der Frucht. Dies kann während jeder Ent-

wicklungsstufe auftreten. Binnen weniger Tage breitet sich der Pilz auf und in der

Frucht aus. Die Schoten schrumpfen und werden mumifiziert. Im Falle von

Phytophthora palmivora bietet die mumifizierte Frucht nun ein Reservoir für die

Pathogene für mindestens drei weitere Jahre. Unter optimalen, humiden Bedin-

gungen kann eine einzige Schote bis zu vier Millionen Sporangien bilden, welche

außerdem freibewegliche Pilzsporen enthalten und unter anderem durch den Re-

gen, Ameisen, fliegenden Insekten, Nagetieren, Fledermäusen oder Flughunden

weiterverbreitet werden. Die Symptome von Phytophthora megakarya sind denen

10

der Phytophthora palmivora sehr ähnlich, treten jedoch binnen kürzester Zeit auf.

Die Sporenbildung ist bei Phytophthora megakarya ausgeprägter. Beide Pathoge-

ne befallen nach und nach die ganze Pflanze, was zum so genannten Kakaokrebs

führt. Ist ein Baum infiziert, verringert sich der Ertrag signifikant. Obwohl die Symp-

tome ganzjährig auftreten decken sich die massivsten Ausbrüche mit der Regen-

zeit. In Gegenwart von Feuchtigkeit geben die Sporangien infektiöse, frei bewegli-

che Pilzsporen ab. Nach zwanzig bis dreißig Minuten auf der Oberfläche der

Pflanze kapseln sich die Sporen ein, keimen aus und durchdringen das Gewebe

des Wirts (Guest, 2007).

2.5.2.1 Verbreitung der Black Pod

Erreger der Gattung Phytophthora finden weltweit in den Kakaoanbaugebieten

Verbreitung. Allerdings unterscheiden sich die verantwortlichen Pathogene je nach

geografischer Lage. Phytophthora capsici ist in Brasilien, El Salvador, Guatemala,

Mexiko, Trinidad und Venezuela für das Auftreten der Black Pod verantwortlich.

Der gesamte tropische Raum leidet unter dem Befall mit dem Pathogen

Phytophthora palmivora. Neben diesen Pathogenen spielen auch Phytophthora

citrophthora in Brasilien, Indien und Mexiko sowie Phytophthora megasperma in

Venezuela eine Rolle (Ploetz, 2006, S. 1636).

2.5.2.2 Präventivmaßnahmen: Black Pod

Aufgrund der zerstörerischen Eigenschaften des Pathogens sollten Präventiv-

maßnahmen ergriffen werden um der weiteren Ausbreitung vorzubeugen. Das

Entfernen infizierter Früchte ist Grundvoraussetzung um der Weiterverbreitung

vorzubeugen. Samen oder Pflanzmaterial sollte lediglich ausgetauscht werden,

wenn es vorab durch eine Quarantänestation auf Unbedenklichkeit geprüft und

zugelassen wurde (Guest, 2007, S. 1651).

2.5.3 Hexenbesenkrankheit

Die Hexenbesenkrankheit (engl. „witches broom“) wird von dem Pilz

Moniliophthora perniciosa verursacht (Griffith, Hedger, 1994, S.278).

Der Infektionsprozess wird mit der Auskeimung der Sporen auf infektionsfähigem

Pflanzenmaterial eingeleitet. In wasserdampfgesättigter Atmosphäre ist die Aus-

keimung der Sporen binnen vier Stunden abgeschlossen, die anschließende Pe-

netration des Wirtsgewebes benötigt rund zwei weitere Stunden. Die Sporen wer-

11

den durch Wind und Wasser weiterverbreitet, dabei sind Entfernungen bis zu 70

Kilometern Luftlinie möglich. Der Lebenszyklus des Hexenbesenpilzes lässt sich,

entsprechend zweier Myceliumformen, unterscheiden. Das monokaryotische

Primärmycel (biotrophe Phase) breitet sich intrazellulär im parencymatischen Ge-

webe aus. Mit dem Absterben des Gewebes bildet sich das dikaryotische

Sekundärmycel (nekrotrophe Phase) sowohl inter- als auch intrazellulär aus. Be-

fallene Früchte können nicht mehr verwertet werden und infizierte Blütenpolster

können keine Früchte mehr ausbilden (Milz, 2006, S. 14ff). Befallenes Gewebe

wuchert nach außen hin aus, es entstehen die namensgebenden „Hexenbesen“

(Scarpari et al.,2004, S. 865). Wird der Befall nicht korrekt behandelt kann ein

Baum mit hunderten von „Besenstielen“ bedeckt werden, sodass die Pflanze kaum

Früchte austreiben kann oder diese samenlos und erdbeer- oder karottenförmig

sind (Aime, Phillips-Mora, 2005).

2.5.3.1 Verbreitung der Hexenbesenkrankheit

Im nördlichen Südamerika ist die Krankheit seit etwa 1895 bekannt und ist seither

einer der limitierenden Faktoren des südamerikanischen Kakaoanbaus. Das de-

struktive Pathogen ist für das Scheitern der Kakaoindustrie in Surinam verantwort-

lich. Bis 1980 hatte sich der Pilz auch in Kolumbien, Peru und Venezuela verbrei-

tet. Die Rohkakaoproduktion von Brasilien und Bahia verringerte sich um 95% seit

dem ersten Auftreten in 1989 (Aime, Phillips-Mora, 2005). Bis heute beschränkt

sich das Verbreitungsgebiet der Hexenbesenkrankheit auf Anbaugebiete südlich

des Panamakanals. Betroffen sind Bolivien, Brasilien, Ecuador, Grenada, Guyana,

Kolumbien, Panama, Peru, St. Vincent, Surinam, Trinidad und Tobago sowie Ve-

nezuela (Ploetz, 2006, S.1636).

2.5.3.2 Präventivmaßnahmen: Hexenbesenkrankheit

Mögliche kulturelle Maßnahmen hinsichtlich der Kontrolle und Minimierung der

Hexenbesenkrankheit sind unter anderem, die genaue Selektion des ausgebrach-

ten Saat- und Pflanzgutes, die Festlegung von Saatzeit, -dichte und – tiefe, sowie

die sorgfältige Abstimmung der Erntezeiträume. Befallene Pflanzenteile und Ernte-

rückstände sollten in jedem Fall beseitigt werden (Hoffmann et al., 1985). Der Se-

lektion und Züchtung krankheitsresistenter Kakaokultivare, als Präventivmaßnah-

me wird zudem eine große Bedeutung beigemessen (vgl. Milz, 2006, S. 22ff).

12

3 Qualitätsbeurteilung von Rohkakao

3.1 Qualität und Handel

Rohkakao als Handelsware wird an unterschiedlichen Schnittstellen auf seine

Qualität hin überprüft: Vor dem Verkauf der fermentierten und getrockneten Ware

durch den Farmer. Beim Weiterverkauf an Zwischenhändler, Transporteure oder

Lagerhalter und anschließend beim Verarbeiter der Rohware (Schokoladenher-

steller, Kakaobutterpresser oder ähnliches). Dabei wird oft auf traditionelle und

einfachste Weise die Prüfung durch den so genannten Schnitt- oder Cut-Test

durchgeführt. Diese Methode wird im Abschnitt 7.1.1 „Durchführung der Analysen

– Der Schnitttest“ ausführlicher beschrieben. Auch weitere Parameter können, je

nach Verwendungszweck, von Bedeutung für den Abnehmer sein (wie z. B. der

Wassergehalt, Fettgehalt, der Gehalt an freien Fettsäuren, Erstarrungsquotient der

enthaltenen Kakaobutter, die Sensorik des Rohprodukts oder das Aromapotential).

Entsprechend der zuvor gesetzten, vertraglich festgelegten Standards kann dann

der Rohkakaopreis verhandelt werden (Rohsius, 2007, S. 20ff). In Trockenmasse

enthält der Kakaosamen üblicherweise zwischen 40-60% Fett, 10-15% Proteine,

6% Stärke und 0,9-3,5% Methylxantine. Wobei Theobromin zu 0,9-3,3% vorliegt,

und Coffein zu etwa 0,2%. Außerdem sind kleine Mengen an phenolischen In-

haltsstoffen zu erwarten (Rohsius, 2007, S. 7).

3.2 Qualität und Kakao

Unterschiedliche Parameter bestimmen die Gesamtqualität von Rohkakao. So

muss genau differenziert werden, welche Parameter zur Bildung von Qualitätsan-

forderungen mit einbezogen werden. Je nachdem, wie der Rohstoff Kakao genutzt

werden soll, werden unterschiedliche Faktoren zum ausschlaggebenden Kriterium.

In der Schokoladenherstellung kann das Aromapotential wichtig sein. Für die Ka-

kaobuttergewinnung ist der Fettgehalt sowie dessen Zusammensetzung von Inte-

resse. Soll gesundheitsfördernde Schokolade (so genanntes „functional Food“)

hergestellt werden, sollten die Anforderungen auf die phenolischen Inhaltsstoffe

ausgerichtet sein, da diese im menschlichen Organismus eine gesundheitsför-

dernde Wirkungen erzielen (Rohsius, 2007, S. 184 und Sies, 2006, S.1ff).

Die verschiedenen Qualitätseigenschaften des Rohkakaos werden durch eine

Vielzahl von Parametern bestimmt, welche in einem komplexen Wechselwir-

13

kungsverhältnis stehen. Dieses Wechselwirkungsverhältnis der einzelnen Parame-

ter ist bis heute nicht vollständig erforscht. Daher ist eine eindeutige Qualitätsei-

nordnung und Qualitätsbewertung nicht erschöpfend möglich (zitiert nach Rohsius,

2007, S. 184). Nachfolgend werden einige der Qualitätsbeeinflussenden Parame-

ter benannt und erläutert.

3.2.1 Der Kakaosamen

Criollogenotypen weisen im Durchschnitt größere und schwerere Samen auf als

der Forastero, zudem sind die Samen oval geformt. Der Forastero verfügt hinge-

gen über flache, längliche und meist dunkel-violett gefärbte Samen. Die Trinitario-

kakaosamen können alle Farbschattierungen von weiß bis tiefviolett aufweisen

und sind meist größer als die des Forastero. Samenzahl, Samengröße und Sa-

mengewicht sind durch den Genotyp bestimmt und unabhängig von der Frucht-

größe (Rohsius, 2007, S.185). Allerdings kann durch die optimale Licht- und Nähr-

stoffzufuhr, Kronenschnitt und Chemikalieneinsatz der Gesamtertrag verbessert

werden. Nach ausreichender Düngung kann der Ernteertrag verdoppelt werden,

wobei insbesondere die Anzahl der geernteten Früchte pro Baum variiert

(Rohsius, 2007, S 8ff).

3.2.2 Das Aroma

Unterschiedliche Genotypen des Theobroma cacao L. zeichnen sich in der Regel

durch spezifische Aromanoten aus. So wird der Nacional-Kakao als besonders

blumig, fruchtig und „spicy“ beschrieben (Cook, Meursing, 1982, S. 15), welches

durch höhere Gehalte flüchtiger, aromawirksamer Stoffe (Linalool) zu erklären ist

(Ziegleder, 1990). Criollo und Trinitario gelten generell als besonders mild und

nussig. Stammt der Trinitario aus Trinidad wird dieser als karamell- und rosinenar-

tig beschrieben (Fowler, 1994). Die aromabezogenen Unterschiede werden, auf-

grund von Aroma-Studien, als rein genotypspezifisch eingestuft (Clapperton,

1994).

3.2.3 Fettgehalt und Fettzusammensetzung

Die Parameter Fettgehalt und Fettzusammensetzung schwanken, je nach Anbau-

gebiet, zum Teil erheblich. Der Gesamtfettgehalt wird durch den Genotyp be-

stimmt und liegt bei frischen Samen zwischen 45% und 60% (zitiert nach Rohsius,

2007). Criollos weisen dabei die niedrigsten Gehalte von etwa 53%, und

14

Forasteros, insbesondere die Upper Amazon Forasteros hohe Gesamtfettanteile

von 55-60% auf. Allgemein gilt, dass Samen die schwerer sind als ein Gramm

einen höheren Fettgehalt ausweisen als solche die leichter sind. Die Fettsäurezu-

sammensetzung ist dann von der Umgebungstemperatur während des Reifepro-

zesses abhängig. Rohkakao aus Südostasien und Ozeanien weist meist einen

höheren Gehalt an ungesättigten Fettsäuren auf als Kakao aus Südamerika bzw.

Brasilien (Rohsius, 2007, S. 186).

3.2.4 Reifbedingte Unterschiede

Der Reifegrad beeinflusst den Fettgehalt, die Fettzusammensetzung, die Anrei-

cherung der Speicherproteine, der Methylxanthine und der phenolischen Substan-

zen. Die Entwicklung dieser Inhaltsstoffe wird erst in den letzten Wochen der Sa-

menreife beendet. Innerhalb der letzten 10 bis 20 Tage der Fruchtreife wächst der

Embryo noch einmal um 60% bis 80% des endgültigen Trockengewichtes (zitiert

nach Rohsius, 2007, S. 189). Eine vorzeitige Ernte wirkt sich zudem negativ auf

den nachfolgenden Fermentationsprozess aus. Das liegt zum Teil daran, dass

sich die Zusammensetzung der Pulpa in der letzten Reifephase stark verändert.

Erst in dieser Phase reichern sich Einfachzucker, Zitronensäure und Wasser in der

Pulpa an, auch pectinolytisch aktive Enzyme werden erst jetzt aktiviert (Rohsius,

2007, S 189).

3.2.5 Die Methylxanthine

Der Gehalt an Methylxanthinen ist Genotypspezifisch. Gerade Edelkakaosorten,

also Criollo und Tronitarios, zeichnen sich meist durch ihre hohen Gehalte an

Theobromin und Coffein aus. Dies ist ein Indiz für die Unterscheidung hoch- und

minderwertige Rohkakaoqualität (Rohsius, 2007, S.185).

4 Aus gewählte Parameter für die Qualitätsanalyse

Um die Qualität der fünf Rohkakaoproben, welche im Rahmen dieser Arbeit unter-

sucht wurden, beurteilen zu können werden physikalische und chemische Analy-

sen durchgeführt. Dies ist zunächst einmal der Cut-Test sowie die Bestimmung

des Wassergehalts. Chemisch sollen dann der Fettgehalt, der pH-Wert sowie die

organischen Säuren, die Methylxanthine, die freien Aminosäuren und die phenol-

ischen Inhaltsstoffe quantifiziert werden. Die Ergebnisse lassen dann Rückschlüs-

se auf die Gesamtqualität der Proben zu.

15

5 Genotypen Forschung – Resistenzeigenschaften gegenüber

Pilzpathogenen

Offenbar sind krankheitsresistente, ertragsergiebige Klone der effektivste Weg,

den durch Krankheiten hervorgerufenen Schaden einzudämmen (Ploetz, 2006,

S.1636). Die Züchtung neuer Kakaogenotypen sollte sowohl den Bedürfnissen der

Farmer als auch den Anforderungen der Industrie gerecht werden. In Zentralame-

rika wird der Kakao meist auf kleinen, isolierten Farmen von einer Größe bis zu

fünf Hektar Anbaufläche produziert. Geringe Ernteerträge sind durch den Befall

der Pflanzen mit unterschiedlichen Krankheiten sowie der geringen Tragfähigkeit

der Bäume zu begründen. Das Hauptproblem ist dabei das Pathogen

Moniliophthora roreri, welches von Panama bis Mexiko Ernteverluste von 30 bis

100% bedingt. Das Forschungsprojekt der CATIE in Costa Rica konzentriert sich

nun auf die Auswahl herausragender Klone und Hybriden, welche sowohl Resis-

tenzen gegenüber dem Frosty Pod Erreger aufweisen als auch hohe Ernteerträge

einbringen. Außerdem sollen die ausgewählten Genotypen qualitativ hochwertigen

Rohkakao produzieren um hohe Verkaufspreise erzielen zu können(Phillips et al.,

S. 1ff).

Um mit der Entwicklung geeigneter Kakaokultivare erfolgreich zu sein, müssen die

einzelnen Teilschritte in logische Sequenzen unterteilt und nacheinander bearbei-

tet werden. Das Ziel ist dabei geeignete Genotypen zu generieren und verbesser-

tes Pflanzmaterial an die Farmer weiterzugeben (Griffith, Hedger, 1994, S.1).

Während der letzten Jahre wurden folgende Entwicklungsstufen bereits erfolgreich

durchlaufen:

1. Entwicklung und Einsatz zuverlässiger, synthetischer Impfmethoden um re-

sistente Genotypen gegenüber Frosty Pod und Black Pod zu identifizieren.

2. Gründung/Einführung von Nachkommen- und Klonversuchen mit einer

Strategie der wiederholten Selektion.

3. Die Auswahl herausragender Genotypen (begründet auf langjähriger Be-

obachtung).

4. Umfassende Charakterisierung und Evaluation des ausgewählten Materials

unter der Verwendung morpho-physiologischer, phytopathogogischer, ag-

rarwissenschaftlicher, und qualitätsbestimmender- Parameter.

16

5. Der Aufbau von Versuchsflächen in denen Klone angepflanzt, beobachtet

und vermehrt werden (so genannte clonal gardens). Dies soll an unter-

schiedlichen Standorten, mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen

stattfinden.

Die Auswahl geeigneter Klone erfolgte aufgrund von Ernteerträgen und der Tole-

ranz gegenüber dem Frosty Pod-Erreger. Für den Feldversuch wurden folgende

Klone ausgewählt: CATIE R-1, CATIE R-4, CATIE R-6, PMCT-58, CC-137 und

ICS-95 Type1.

Die Klone CATIE R-6 und CATIE R-4 fielen durch die höchsten Erträge, sowie die

kleinsten natürlichen Auftreten von Frosty Pod und Black Pod seit Beginn des Ex-

periments auf. Beide Klone entstanden aus einer Kreuzung von UF-273 Type 1

und PA-169, welche als besonders ergiebig (in Bezug auf den Ernteertrag) und

Frosty Pod-resistent identifiziert wurden.

Ein bezeichnender Unterschied der sechs Genotypen ist die Farbe der unausge-

reiften Früchte. Auch die Reaktion auf Black Pod, unter künstlichen Bedingungen

brachte unterschiedliche Ergebnisse. PMCT-58 wurde als einziger Genotyp als

hoch resistent eingestuft. Die Klone CATIE R-1 und CATIE R-4 gelten demnach

als anfällig und CATIE R-6 sowie CC-137 als moderat resistent. Unter natürlichen

Bedingungen waren zuvor alle Klone als resistent eingestuft worden. Das gegen-

teilige Untersuchungsergebnis kann mit der sehr hohen Konzentration (160000

Sporen/mL) an künstlich eingebrachten Sporen zu erklären sein.

Eine Qualitätsanalyse der Klone, durchgeführt von Guittard Co., stufte CC-137 als

Klon mit der schlechtesten und PMCT-58 als Klon mit der besten Qualität ein. In

diese Beurteilung wurden die Parameter Fettgehalt, Schnitttest, Aroma, Ge-

schmack und Farbe mit einbezogen (Phillips et al.). Für die Qualitätsanalyse, im

Rahmen dieser Arbeit, wurden fünf Proben, von CATIE zur Verfügung gestellt. Im

nachfolgenden wird dementsprechend die Rede von CATIE R-1, CATIE R-4,

CATIE R-6, PMCT-58 und CC-137 sein.

6 Qualitätsanalysen

Um nun einen Eindruck über die Qualität der Rohkakaoproben zu erhalten, wer-

den sowohl physikalische- als auch chemische- Analysen durchgeführt. So wird

17

zunächst ein Schnittest durchgeführt um einen Eindruck über den Fermentations-

grad der einzelnen Proben zu erhalten. Zusätzlich wird das durchschnittliche Boh-

nengewicht bestimmt und in Relation zueinander gesetzt. Der Wassergehalt sowie

der Gesamtfettgehalt, als wichtige Parameter für die Kakaoverarbeitende Indust-

rie, werden bestimmt. Anschließend erfolgt die Bestimmung des pH-Werts sowie

der organischen Säuren (Milchsäure und Essigsäure). Des Weiteren folgen Analy-

sen mit Hilfe der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), diese umfas-

sen die Bestimmung von Methylxanthinen (Theobromin und Coffein), freien Ami-

nosäuren, reduzierenden Zuckern und Polyphenolen ((-)-Epicatechin und (+)

Catechin). Wobei der Gesamtphenolgehalt noch zusätzlich durch eine Methode

am Photometer bestimmt wird und später in Relation zu den Epicatechinwerten

gesetzt wird. Grundsätzlich werden Doppelbestimmungen durchgeführt, um grobe

Bestimmungsfehler ausschließen zu können.

7 Durchführung der Analysen

7.1 Durchführung physikalischer Analysemethoden

7.1.1 Der Schnitttest (engl. Cut-Test)

Diese Methode wurde 1938 durch das „Office International du Cacao et du

Chocolat“ eingeführt und liefert auch heute erste Erkenntnisse über den qualitati-

ven Zustand der Rohware. Dabei werden je 50 Kakaobohnen, mit Hilfe eines

Schneidbrettes oder per Hand durchtrennt und die Bohnen gesichtet. Standard-

mäßig wird dieser Vorgang wiederholt bis die Daten für 300 fermentierte Bohnen

erfasst sind. Die Einteilung der Bohnen während der Sichtung erfolgt in die cha-

rakteristischen Gruppen: Schiefrig, schiefrig-violett, voll-violett, braun-violett, hell-

brechend, schimmlig oder schädlingsbefallen. Auch die Anteile an doppelten, ge-

keimten und flachen Bohnen oder enthaltenen Fremdkörpern werden normaler-

weise in die Beurteilung mit einbezogen. Die prozentualen Anteile der einzelnen

Charakteristika geben dann Aufschluss über den Fermentationsgrad und die Qua-

lität der Rohware (Rohsius, 2007).

18

7.1.2 Das durchschnittliche Samengewicht

Um das durchschnittliche Samengewicht zu ermitteln werden 100 Kakaosamen

einzeln, auf die erste Stelle nach dem Komma genau, ausgewogen und hieraus

der Durchschnitt errechnet.

7.1.3 Bestimmung des Wassergehalts

Zur Bestimmung des Wassergehalts wird eine repräsentative Probe zerkleinert bis

98% der Probe eine kleinere Korngröße als 3 mm aufweisen. Nun werden 5,000 g

in ein vorgewogenes Wägschälchen eingewogen und anschließend für vier Stun-

den bei 103°C im Trockenschrank, bis zum erreichen des konstanten Trockenge-

wichts, getrocknet. Nach der Trocknung werden die Wägschälchen zum Abkühlen

in einen Exsikator gegeben und anschließend rückgewogen. Die Gesamtfeuchte

kann nun anhand der Auswaage prozentual berechnet werden.

7.2 Durchführung chemischer Analysemethoden

7.2.1 Die Gesamtfettbestimmung

Es werden 2,000 g der geschälten Kakaosamen in eine Kugelmühle eingewogen

und anschließend 10 mL n-Hexan zugegeben und für 10 min, bei einer Frequenz

von 25/sek, zerkleinert. Jetzt wird die Probe quantitativ in eine Extraktionshülse

überführt und mit einem fettfreien Wattebausch abgedeckt. Die Hülse wird in einen

Extraktionsapparat eingebracht und für sechs Stunden mit Petrolether extrahiert.

Dabei wird der Extrakt in einem vorgewogenen, mit Siedesteinchen versehenen

Rundkolben, aufgefangen. Ist der Extraktionsvorgang beendet wird das Lösungs-

mittel abdestilliert und der Rückstand für 1,5 Stunden in einem Trockenschrank,

bis zur Gewichtskonstanz getrocknet (EU Richtlinie 98/64/EG). Durch Rückwiegen

kann dann der prozentuale Gesamtfettanteil berechnet werden.

7.2.2 Die pH-Wert Bestimmung

Um den pH-Wert in Rohkakao zu bestimmen werden zunächst 5,000 g der vorbe-

reiteten und zerkleinerten Rohkakaoprobe in ein 100 mL Becherglas eingewogen

und anschließend 45 mL destilliertes, siedendes Wasser hinzu gegeben. Nun folgt

ein dreiminütiges Rühren mithilfe eines Magnetstäbchens. Anschließend wird die

Probe durch einen 595 Einmal-Faltenfilter gegeben und in ein 25 mL Becherglas

abfiltriert. Die Filtration wird nach ca. 20 mL gewonnenem Filtrat abgebrochen,

und die pH-Messung an einem auf pH 5,0 geeichtem pH-Meter vorgenommen.

19

7.2.3 Organische Säuren

Zur Analyse von Milch- und Essigsäureanteil werden 2,00 g grob zerkleinerte Ka-

kaobohnen in ein Kugelmühlengefäß mit einer großen Kugel gegeben und mit 10

mL Benzoesäure aufgefüllt. Anschließend wird die Kugelmühle für 10 min, bei ei-

ner Frequenz von 25/sek, geschüttelt. Nun werden die Proben in 20 mL

Zentrifugengläser überführt und anschließend bei 4100 U/min zentrifugiert. Der

Überstand wird in ein Eppi-tube überführt und erneut bei 13000 U/min zentrifu-

giert. Der Überstand wird wiederum in 4 mL Kunststoffgefäße abgefüllt.

1 mL des gewonnenen Extraktes wird in eine, mit Methanol und dest. Wasser vor-

konditionierte, Ionenaustauschsäule gegeben. Nun folgt die Eluation der organi-

schen Säuren mit zweimaliger Zugabe von 1,8 mL PO4-Pufferlösung, welche auf

einen pH-Wert von 7,5 eingestellt wurde, in einen 5 mL Messkolben. Nach dem

eluieren werden die 5 mL Messkolben mit destilliertem Wasser, bis zur Eichmarke,

aufgefüllt.

Zur Kalibrierung wurden Standardlösungen verwendet. Für den Milchsäurestan-

dard wurden 159,88 mg/ 100 mL Lithiumlactat eingewogen. Dies entspricht ~1500

ug/mL Milchsäure. Für den Essigsäurestandard wurden 163,3 mg/100 mL Natri-

umacetat eingewogen, dies entspricht ~1200 ug/mL Essigsäure (siehe hierzu auch

Tabelle 1: HPLC Konditionen). Es folgt nun die Detektion gegen Eichreihe durch

die HPLC, sowie die Auswertung der Peakflächen durch die Millenium-Software

3.2 von Waters.

Herstellung der PO4-Pufferlösung:

Die Pufferlösung wird hergestellt aus 16,1 mL KH2PO4 (0,667mol/L) und 83,9 mL

Na2HPO4 (0,837 mol/L), welches im Verhältnis 10 zu 100 verdünnt wird.

HPLC Konditionen

Vorsäule Micro Guard Cation H Cartridge, Fa. BioRad

Trennsäule Kationenaustauscher Aminex HPX-87H (300 mm * 7,8

mm)

Laufmittel Schwefelsäure, c=6,5 mmol/L

Arbeitstemperatur 25°C–27°C, Säulenofen und dazugehörigem Tempe-

raturkontrollmodul, Fa. Waters

20

Durchflussrate Etwa 0,6 mL/min.

Aufgabevolumen 20 uL

Probengeber Autosampler 717plus, Fa. Waters

UV-Detektion UV-VIS-Detektor L-7420, Fa. Merck Hitachi, bei einer

Wellenlänge von 215 nm

Pumpe HPLC Pumpe 64, Fa. Kauer

Degasser Degassex DG-4400, Fa. Phenomenex

Quantifikation Millenium Software 3.2, Fa. Waters

Tabelle 1: HPLC Konditionen zur Bestimmung der organische Säuren

7.2.4 Theobromin- / Coffeinbestimmung aus Rohkakao

Probenvorbereitung: Für die Analysemethoden zur Ermittlung des

Aminosäurengehaltes, der Phenole ((-)-Epicatechin und (+)-Catechin), Purine und

Zucker wird entfettetes Kakaopulver benötigt. Dazu werden zunächst die geschäl-

ten Kakaosamen für ein bis drei Tage gefriergetrocknet, um die Restfeuchte aus

den Samen zu entfernen. Nach der groben Zerkleinerung der Samen erfolgt die

Einwaage von 2,00 g und die Addition von 10 mL n-Hexan in einer Kugelmühle,

welche mit drei kleinen und drei mittelgroßen Kugeln befüllt ist. Nun werden die

Proben für 10 min, bei einer Frequenz von 20/sek, zerkleinert. Des Weiteren folgt

die Kaltentfettung mit dreimaligem Überspülen mit Petrolether durch eine Filter-

nutsche. Der so entstandene Filterkuchen wird im Vakuumschrank bei Raumtem-

peratur und 100 mbar getrocknet und kurz homogenisiert. Die Probe kann nun bis

zur Weiterverarbeitung im Kühlschrank gelagert werden.

Zur Bestimmung der Methylxanthine werden 100 mg kalt entfettetes Kakaopulver

in einen 50 mL Messkolben eingewogen und mit 40 mL kochendem, destilliertem

Wasser versetzt. Nun werden die Messkolben für 30 min in ein siedendes Was-

serbad gegeben und gelegentlich umgeschwenkt. Anschließend werden die

Messkolben in einem Wasserbad auf 20°C temperiert. Um die Lösung zu klären

werden 200 uL zweier Carrezlösungen hinzugegeben und anschließend umge-

schwenkt.

Carrez I = (K4(Fe(CN)6)*3H2O = 150g/L) und

Carrez II = (ZnSO4 * 7H2O = 300g/L)

21

Nun wird der Messkolben mit destilliertem Wasser aufgefüllt und anschließend

homogenisiert. Die Lösung wird nun durch einen weichen Faltenfilter 595, 5

abfiltriert. Das Filtrat wird desweiteren in ein HPLC-Vial überführt und gegen Eich-

reihe vermessen. Die verwendeten HPLC Konditionen sind aus Tabelle 2 zu erse-

hen.

Herstellung der Eichlösungen:

Zur Herstellung der Eichlösung wurden 35 mg Theobromin und 50 mg Coffein in

einem 1 L-Messkolben eingewogen und 800 mL dest. Wasser addiert. Die Lösung

wird für 10 min aufgekocht und homogenisiert. Nach der Temperierung auf 20°C

werden aus der Lösung die Standards A/B/C hergestellt. Dies geschieht in den

Anteilen 100%/50%/20% für A, B und C.

HPLC Konditionen

Trennsäule Lichropher 60 RP select B (5um) LiChroCART 250-4,

Fa. Merck

Eluationsmittel Acetonitril/Methanol/Kaliumdihydrogenphosphat

In Anteilen zu 7/3/90 %

Arbeitstemperatur 30°C-35°C isokratische Vermessung

Durchflussrate 1 mL/min


Probengeber AS 2000-Autosampler, Fa. Merck Hitachi

Detektion Differential-Refraktometer R401, bei einer Wellenlänge

von 264 nm

Pumpe HPLC Pumpe 64, Fa. Knauer

Degasser Degassex DG-4400, Fa. Phenomenex

Quantifikation Millenium Software 3.2 (über die Peakfläche), Fa. Wa-

ters

Tabelle 2: HPLC Konditionen zur Bestimmung der Methylxanthine

7.2.5 Aminosäurenbestimmung aus Kakao

Zunächst werden 100 mg entfettetes Kakaopulver in ein 25 mL Zentrifugenglas

eingewogen. Nun werden 280 mg Polyvinylpolypyrrolidon (PVPP), 10 mL

lichrosoves Wasser und ein kleines Magnetrührstäbchen hinzugegeben. Anschlie-

22

ßend werden die Proben auf einen pH-Wert von 2,5 eingestellt. Dies geschieht mit

Hilfe von Triflouressigsäure. Unter Eiskühlung erfolgt nun die einstündige Extrakti-

on auf einem Magnetrührer. Anschließend werden die Extrakte bei 4100 U/min

zentrifugiert. Der klare Probenüberstand wird über einen 0,45 um Einmalfilter in

ein Szintillationsgefäß gegeben und ein aliquoter Teil (30 uL) der Probe mittels

Eppendorfpipette in ein HPLC-Probenvial überführt und führ eine Stunde gefrier-

getrocknet (bei -20°C und 0,05 mbar). Zur Vermessung an der HPLC werden 800

uL Boratpuffer auf die gefriergetrockneten Proben gegeben. Mithilfe des

Autosamplers werden außerdem 400 uL OPA-Reagenz zugegeben. Zwei min.

nach der Derivatisierung mit OPA-Reagenz wird die Probe auf die Säule injiziert.

Die Detektion wird durch einen Fluoreszenzdetektor vorgenommen. Die Flächen-

sowie Höhenintegration gegen Eichreihe gibt dann Aufschluss über den Gehalt an

freien Aminosäuren in den Proben. Die Integration der Peakflächen wird mit Hilfe

der Millenium Software 3.2 von Waters durchgeführt. (Siehe hierzu auch: Tabelle

3, HPLC Konditionen zur Bestimmung der freien Aminosäuren).

Benötigte Reagenzien zur Vermessung:

Boratpuffer

Für die Vermessung wird ein Boratpuffer benötigt und hergestellt aus: 12,38 g Bor-

säure in 800 mL lichrosovem Wasser gelöst, und mit konzentrierter

Kaliumhydroxidlösung auf einen pH-Wert von 9,5 eingestellt. Die Lösung wird nun für

5 min. aufgekocht und abschließend mit lichrosovem Wasser auf 1 L Gesamtpuffer-

menge aufgefüllt.

OPA-Reagenz

Um die OPA-Reagenz herzustellen, werden aus 100 mg Phthaldialdehyd in 2,5 mL

Methanol gelöst und 22,4 mL Boratpuffer addiert.

HPLC Konditionen

Vorsäule Lichrosphere 100 RP-18 (5 um)

Trennsäule LiChroCART 250-4, Fa. Merck

Eluationsmittel A: 1,6 L Natriumacetatlösung (50 mmol/L, pH 6,2), 50

23

mL Methanol (Gradient gerade), 20 mL

Tetrahydrofuran (Gradient gerade)

B: 200 mL Natriumacetatlösung (50 mmol/L, pH 6,2),

800 mL Methanol (Gradient gerade)

Arbeitstemperatur 30°C

Durchflussrate 1,3 mL/min

Gradientenparameter Minuten A in % B in %

0 100 0

2 85 15

15 70 30

21 70 30

40 0 100

45 0 100

50 100 0

55 100 0


Probengeber Merck Hitachi, Autosampler AS 4000 A

Detektion Floureszenzdetektor F-1050, Fa. Merck Hitachi

Pumpe Smartline pump 1000, Fa. Waters

Degasser Degaser DG-4400, Fa. Phenomenex

Quantifikation Millenium Software 3.2, Fa. Waters

Tabelle 3: HPLC Konditionen zur Bestimmung der freien Aminosäuren

7.2.6 Zuckerbestimmung aus Kakao

Zur Bestimmung der reduzierenden Zucker werden zunächst 100 mg kalt entfette-

tes Kakaopulver in ein 2 mL Eppi-tube eingewogen und mit 1 mL destilliertem

Wasser versetzt. Nun erfolgt die Extraktion am Thermocycler bei 80°Celsius für

eine Stunde. Anschließend wird für zehn Minuten, bei 1300 U/min zentrifugiert.

Jetzt werden 250 uL Überstand in ein neues Eppi-tube abpippettiert, 750uL

Acetonitil addiert und anschließend umgeschwenkt. Es erfolgt nun die erneute

Zentrifugation für 10 min bei 13000 U/min. Abschließend wird der klare Überstand

in ein HPLC-Vial überführt und die isokratische Vermessung der Proben gegen

Eichreihe wird durchgeführt (siehe auch: Tabelle 4, HPLC Konditionen zur Be-

24

stimmung reduzierender Zucker). Die Standardlösungen wurden aus 1,4 mg/mL

Fructose, 1,1 mg/mL Glucose, 1,2 mg/mL Saccharose in 75% Acetonitril herge-

stellt. Dies geschieht in den Konzentrationen 100%/ 50%/ 20%, für die Standards

A/B/C.

HPLC Konditionen

Trennsäule Hypersil APS-2 (125*4 mm), Fa. Thermo Scientific

Eluationsmittel Acetonitril/Wasser zu 88/12 %


Durchflussrate 1 mL/min


Probengeber Autosampler Plus 717, Fa. Waters

Detektion Differential-Refraktometer R401, Fa. Waters

Pumpe HPLC Pumpe 64, Fa. Knaur

Degasser Degasser DG-4400, Fa. Phenomenex

Quantifikation Millenium Software 3.2

Tabelle 4: HPLC Konditionen zur Bestimmung von reduzierenden Zuckern

7.2.7 Phenolische Inhaltsstoffe

Für die Bestimmung der Phenole werden zwei Analysemethoden angewandt. Zu-

nächst die Bestimmung des Gesamtphenols mit Folin-Ciocalteusreagenz und die

Bestimmung anhand der HPLC mit vorausgehender Mikroextraktion der Proben.

7.2.7.1 Bestimmung des Gesamtphenolgehaltes mit Folin-Ciocalteus-Reagenz am Photometer

Zur Gesamtphenolbestimmung werden 200 mg kalt entfettetes Kakaopulver in ein

100 mL Zentrifugenglas eingewogen. Anschließend erfolgt die dreimalige Extrakti-

on mittels Magnetrührer bei Eiskühlung für jeweils 15 min, unter Zugabe von 50

mL eines Aceton-Wassergemisches im Verhältnis 60 zu 40. Nach jeder Extraktion

erfolgt eine dreiminütige Ultraschallbadbehandlung sowie die Trennung der Pro-

bensuspension durch 10 min Zentrifugation bei 4100 U/min. Nach der

Zentrifugation wird der Probenüberstand in ein 500 mL Rundkolben gegeben, in-

dem 2 mL konzentrierter Essigsäure vorliegen (dies soll der Oxidation der Phenole

vorbeugen). Anschließend wird das Aceton am Rotationsverdampfer, bei 40°C

25

und 60 mbar Druck, abdestilliert. Nun kann die Probe quantitativ in einen 100 mL

Meßkolben überführt und mit destilliertem Wasser aufgefüllt werden.

Für die Bestimmung wird ein aliquoter Teil der Probe abpipettiert und mit 2,5%-

Essigsäure verdünnt. Zur Entwicklung des Farbkomplexes wird 1 mL der verdünn-

ten Probelösung in einen 10 mL Meßkolben pipettiert und 0,5 mL Folin-Ciocalteus-

Phenolreagenz zugegeben. Anschließend werden 2 mL 20% Natriumchloridlösung

hinzugegeben, umgeschwenkt und der Meßkolben mit destilliertem Wasser aufge-

füllt. Um den entstandenen Farbkomplex zu stabilisieren werden die Proben für 10

min in ein 70°C warmes Wasserbad gegeben und anschließend wieder auf 20°C

herunter gekühlt. Nun können die Proben photometrisch, bei 730 nm gegen

Blindwert und Eichreihe, vermessen werden. Die Eichreihe wurde auf

Epicatechinbasis hergestellt und liegt in den Konzentrationen 20; 40; 60; 80; 100

und 140 ug/mL vor, außerdem wird ein Blindwert mit der Konzentration von 0

ug/mL vermessen.

7.2.7.2 Bestimmung der Polyphenole mit der HPLC

100 mg entfettetes und homogenisiertes Kakaopulver werden in ein

Zentrifugenglas eingewogen, 5 mL Methanol addiert und für 20-30 sek (mithilfe

des Rührers Ultraturrax T25) extrahiert. Die extrahierte Probe wird nun drei Minu-

ten ultraschallbehandelt und anschließend für 15 min im Eisbad gelagert. Nun wird

die Probe für zehn Minuten, bei 4100 U/min zentrifugiert. Der methanolische

Überstand wird in einen 50 mL Spitzkolben abdekantiert. Der Extraktionsvorgang

wird insgesamt dreimal wiederholt, mit nur zweiminütiger Eisbadbehandlung. Die

vereinigten Methanolextrakte werden am Rotationsverdampfer bei 40°C und 100

mbar bis zur Trockene eingeengt und in 3 mL Methanol lichrosov aufgenommen.

Nach abschließender Filtration durch einen 0,45 um-Einmalfilter wird die Probe

gegen Eichreihe (käuflich erwerbbare Standards für Protocatechinsäure, (+)-

Catechin und (-)-Epichatechin) an der HPLC vermessen (siehe hierzu auch Tabel-

le 5).

HPLC Konditionen

Trennsäule LiChroCART 250-4 [Lichrosopher 100 RP-18 (5 um)],

Fa. Merck

26

Eluationsmittel A: Essigsäurelösung

B: Acetonitril, Wasser (lichrosov), Eisessig

in den Konzentrationen (400/90/10)


Durchflussrate 1,2 mL/min

Gradientenparameter Zeit in Minuten A in % B in %

0 90 10

8 90 10

38 77 23

41 10 90

44 10 90

49 90 10

60 90 10


Probengeber Autosampler AS 2000, Fa. Merck Hitachi

Detektion PhotoDiodenArrayDetector 996 (PDAD), Spektrum

230-540 nm, Fa. Waters

Pumpe Smartline pump 1000, Fa. Knauer

Degasser 4 Kanal Degaser, Fa. Phenomenex

Quantifikation Millenium Software 3.2

Tabelle 5: HPLC Konditionen, Bestimmung der Polyphenole

8 Beschreibung und Auswertung der Ergebnisse

8.1 Physikalische Methoden

Die Überprüfung der Fermentationsstadien durch den Schnitttest und die olfaktori-

sche Beurteilung lässt schnell die Unterschiede der Proben deutlich werden. Die

Abbildungen 2-4 zeigen Beispiele unterschiedlichster Schnittbilder. Abbildung 2

und 3 zeigen dabei minderwertige Kakaobohnenqualitäten, in Form schiefriger-,

violetter- und schimmliger- Bohnen. Ein solches Schnittbild ist ein Hinweis darauf,

dass die Bohnen eine lediglich unzureichende Nacherntebehandlung (Fermentati-

on und Trocknung) durchlaufen haben. Abbildung 4 ist dann ein Beispiel für gut

27

fermentierte Bohnen (braunbrechend), wobei hellbrechende Bohnen in der Regel

nur unter Edelkakaosorten zu finden sind.

Abbildung 2: Beispiel für schiefrige, schiefrig violette- und vollviolette- Kakaoboh-

ne

Abbildung 3: Beispiel für schimmelbefallene Kakaobohnen

Abbildung 4: Beispiel für braun- und hellbrechende- Kakaobohne

Quelle, Abbildung 2, 3 und 4: Rohsius, 2007, S. 42f

Zur Beurteilung des Schnittbilds, wurden jeweils 250 Bohnen je Probe geschnitten

und gesichtet. Da nur je 400 g Probenmaterial zur Verfügung standen musste vom

Standard, der Sichtung von 300 Bohnen abgewichen werden. Die nachfolgenden

Abbildungen (Abbildung 5 bis 9) der Proben erheben dabei nicht den Anspruch,

den beschriebenen Anteilen zu entsprechen. Die Abbildungen sollen dabei helfen

einen visuellen Eindruck der einzelnen Proben zu erhalten und die wesentlichen

qualitativen Unterschiede zu erfassen.

28

8.1.1 Schnittbild CATIE R-1

Die Schale der Bohnen ist matt und fühlt sich leicht feucht an. Das olfaktorische

Aroma ist eher schwach. Das durchschnittliche Einzelbohnengewicht liegt bei

1,25g. Der Schnittest von CATIE R-1 zeigt einen Anteil von 62% braunbrechender

Bohnen (Abbildung 5).

Abbildung 5: Schnittbild CATIE R-1

29


Die Schale von CATIE R-4 ist matt und verströmt ein insgesamt kräftigeres Aroma

als alle anderen Proben. Das durchschnittliche Einzelbohnengewicht liegt bei 1,3

g. Der Schnittest zeigt 61% braunbrechende Bohnen. 34% der Gesamtprobe sind

braun- (25%) oder vollviolett (9%). Dies lässt den Rückschluss zu, dass der Fer-

mentationsprozess etwas verfrüht unterbrochen und die Probe zur Trocknung

überführt wurde (siehe hierzu auch Abbildung 6).


30


Die Schale von CATIE R-6 ist matt, dick und leicht gräulich gefärbt. Sie gehört zu

den vier Proben, welche ein eher schwaches Aroma verströmen. Das durch-

schnittliche Einzelbohnengewicht liegt bei 1,35 g. Der Schnittest zeigt ebenfalls

vorwiegend braunbrechende Bohnen (64%). Auch hier ist der Rest der Probe vor-

wiegend als braun- (23%) und vollviolett (9%) einzustufen (siehe Abbildung 7).


31

8.1.4 Schnittbild PMCT-58

Die Schale von PMCT-58 ist matt, dünn und sehr leicht ablösbar. Das Aroma ist

schwach. Die Probe verfügt über das geringste durchschnittliche Einzelbohnen-

gewicht, welches bei 1,15g liegt. Der Schnittest zeigt 55% braun- und 27% braun-

violett- sowie 18% vollviolett-brechende Bohnen (siehe auch Abbildung 8). PMCT-

58 ist die einzige Probe in der keinerlei Schimmel- oder Schädlingsbefall vorliegt,

auch schiefrige Bohnen wurden nicht gefunden.

Abbildung 8: Schnittbild PMCT-58

32

8.1.5 Schnittbild CC-137

Die Schale von CC-137 ist matt, dick und leicht vom Samen zu lösen. Das Aroma

ist schwach ausgeprägt. Das durchschnittliche Einzelbohnengewicht liegt bei 2 g

und ist damit der höchste Wert. Innerhalb dieser Probe machen braun- und vollvio-

lett-brechende Bohnen einen Anteil von 63% aus. Auch 3,5% schiefrig-violett und

schiefrige Bohnen sind vorhanden. Damit sind maximal 33,5% der Gesamtprobe

vollständig fermentiert (siehe hierzu auch Abbildung 9). Schädlingsbefall oder

Schimmelbildung konnte allerdings nicht nachgewiesen werden. Der hohe Grad

an unfermentierten Bohnen ist vermutlich damit zu begründen, dass die verhält-

nismäßig großen Bohnen eine größere Zeitspanne benötigen um vollständig zu

fermentieren als die durchschnittlich kleineren Bohnen.

Abbildung 9: Schnittbild CC-137

33

8.1.6 Zusammenfassung, Auswertung Schnittest

Bis auf CATIE R-4 sind die Proben olfaktorisch nur wenig aromatisch. Sie alle be-

sitzen eine matte Schale. Das durchschnittliche Einzelbohnengewicht reicht von

1,15 g für PMCT-58 bis zu 2,0 g für CC-137.

Es sind kaum schiefrige (unfermentierte), schimmlige oder schädlingsbefallene

Bohnen vorhanden. Dies sind Indikatoren dafür, dass die ersten Fermentations-

stadien zum großen Teil durchlaufen wurden. Der Gesamtwassergehalt aller Pro-

ben liegt unter 8%, sodass damit der Schimmelbildung vorgebeugt wurde. Es gibt

jedoch Unterschiede im Fermentationsgrad der Bohnen. Hierbei fällt CC-137

durch den großen Anteil an vollvioletten und braunvioletten Bohnen besonders

auf. Insgesamt machen diese Bohnen etwa 60% der Gesamtprobe aus, was ver-

muten lässt, dass diese Bohnen zu früh in den Trocknungsprozess überführt wur-

den, der Fermentationsprozess somit nicht abgeschlossen ist. Doch auch die vier

anderen Proben weisen einen Anteil von etwa 30-40% an voll- und braunvioletten

Bohnen auf. Demnach wäre eine Optimierung der Nacherntebehandlung ratsam,

um eine möglichst heterogene Qualität der Proben gewährleisten zu können.

8.2 Der Wassergehalt

Die bestimmten Werte für die Gesamtfeuchte liegen bei durchgängig niedrigen

Werten zwischen 5,5% (PMCT-58) und 6,9% (CATIE R-1). Damit erfüllen sie den

Qualitätsstandard von maximal 8% Gesamtwassergehalt vollkommen. Grundsätz-

lich gilt: Je mehr Wasser in einer Probe enthalten ist, desto besser die Lebens-

grundlage für Schimmelpilze und damit einhergehend, auch die Entstehung von

Mycotoxinen. Der Schimmelbildung ist, durch ausreichende Trocknung und tro-

ckene Lagerung der Rohware, vorzubeugen.

8.3 Auswertung Chemische Analysen

8.3.1 Gesamtfettanteil

Der Schmelzpunkt von Kakaobutter variiert zwischen 34°-38°C und richtet sich

nach der Zusammensetzung der enthaltenen Fettsäuren. Die Zusammensetzung

der Kakaobutter ist genetisch bedingt, wird aber zudem von klimatischen Einflüs-

sen während der Reifung beeinflusst. Generell kann gesagt werden, dass eine

höhere durchschnittliche Umgebungstemperatur zu höheren Schmelzpunkten der,

in den Kernen enthaltenen, Kakaobutter führt. Kakaobutter besteht zu 57-64% aus

34

gesättigten, und zu 36-43% aus ungesättigten Fettsäuren (Cocoa Atlas, 2010, S.

29f).

Gesamtfettanteil in %

52,356,2 55,7

59,1

50,6

0

10

20

30

40

50

60

70

CATIE-R1 CATIE-R4 CATIE-R6 PMCT-58 CC-137

Fettante

il

in %

Abbildung 10: Gesamtfettanteil der Proben im Vergleich

Der Gesamtfettgehalt der Proben liegt zwischen 50,6% für PMCT-58 und 59,1%

für CC-137 (siehe hierzu auch Abbildung 10). Kakaobutter ist grundsätzlich der

teuerste Rohstoff in der Schokoladenherstellung, daher sind hohe Fettgehalte

wünschenswert. Sorten mit einem besonders hohen Fettgehalt sind demnach be-

sonders beliebt in kakaobutterverarbeitenden Betrieben.

Auffällig sind die Abweichungen zur bereits angegebenen Analyse (siehe Ab-

schnitt „Genotypen Forschung – Resistenzeigenschaften gegenüber Pilzpathoge-

nen“) von „Guittard Co.“ Hier werden Gesamtfettanteile zwischen 54% und 60%

angegeben. Die Werte der Analysen, von „Guittard Co.“ zu den eigenständig

durchgeführten Analysen, weisen eine Differenz von bis zu 5% auf. Dies kann

durch die Probeentnahme unterschiedlicher Erntejahre zu erklären sein. Beide

Analyseergebnisse lassen jedoch erkennen, dass der Gesamtfettanteil eher über-

durchschnittlich hoch ist und sie somit interessant für die verarbeitende Industrie

sein könnten. Über den Gesamtfettgehalt hinaus wäre es interessant die genaue

Zusammensetzung des Fettes zu bestimmen, um die Wertigkeit des Fettes detail-

lierter beurteilen zu können. Insbesondere der Gehalt an freien Fettsäuren ist von

35

Bedeutung. Übersteigt der Gehalt 1,75%, so ist die Ware in der EU nicht zulässig.

Besonders Proben mit hohem Schimmelanteil und/oder Insektenbefall weisen

häufig hohe Werte an freien Fettsäuren auf (Cocoa Atlas 2010).

8.3.2 Der pH-Wert und die organischen Säuren

Die pH-Werte liegen zwischen 5 und 5,7 und damit alle im sauren Bereich, ver-

gleiche hierzu auch Tabelle 6.

pH-Werte

CATIE R-1 CATIE R-4 CATIE R-6 PMCT-58 CC-137

5,0 5,2 5,1 5,5 5,7

Tabelle 6: pH-Werte

Der pH-Wert sollte als Qualitätsmerkmal auch immer in Zusammenhang mit ande-

ren Parametern wie den Anteilen an Milch-/Essigsäure oder der Fermentations-

grad gesehen werden. Aufgrund der säurebedingten Prozesse während der Fer-

mentation sinkt der pH-Wert auf 4,5-5 (von einem pH-Wert von 6 für frische,

unfermentierte Samen). Nachdem der Samen abgestorben ist und die Speicher-

proteine degeneriert sind, steigt der pH-Wert erneut an. Dauert der Fermentati-

onsprozess übermäßig lange, können die Samen anschließend einen pH-Wert

von 8 aufweisen (Cocoa Atlas, 2010, S. 27).

Während der anaeroben Fermentationsphase wird, von Hefen und Milchsäurebak-

terien, Milchsäure gebildet. In der anschließenden aeroben Phase bilden Essig-

säurebakterien außerdem Essigsäure (Rohsius, 2007, S. 15ff). Essigsäure ist

leicht flüchtig und verdampft zu einem großen Teil während der Trocknung (solan-

ge die Trocknung richtig durchgeführt wird). Die Milchsäure hingegen verbleibt fast

vollständig im Samen. Ist der Milchsäureanteil also besonders hoch wirkt sich das

negativ auf die Kakaoqualität aus (Cocoa Atlas, 2010, S. 33).

Ein hoher Gehalt an Essigsäure lässt zum einen Rückschlüsse auf die Herkunft

einer Probe zu. So sind hohe Essigsäuregehalte typisch für Südostasien, wo das

Fruchtmusvolumen und damit die Zuckergehalte besonders hoch sind, was wahr-

scheinlich die Bildung von Essigsäure begünstigt (Cocoa Atlas 2010). Zum ande-

ren lässt ein hoher Essigsäuregehalt den Rückschluss auf einen schnellen Trock-

nungsvorgang zu. Wird eine schnelle und heiße Trocknung durchgeführt, verdich-

tet sich die Testa des Samens zur festen Außenhülle und allein Wassermoleküle

36

können noch nach außen diffundieren. Die Essigsäure verbleibt bei einem solchen

Vorgang zu großen Teilen im Kakaosamen (Nganhou, 2003, S. 797ff). Nach

Fincke sind Essigsäuregehalte von 0,2% in der Trockenmasse optimal (Fincke,

1965, S. 60). Ist die Essigsäurekonzentration zu hoch wirkt sich dies negativ auf

das Kakaoaroma aus (Biehl, Brunner, Passern, 1985, S. 596).

Milchsäure ist, im Gegensatz zu Essigsäure, weniger leicht flüchtig und verbleibt

zu einem großen Teil auch während weiteren Verarbeitungsprozessen (z.B. in der

Schokolandenherstellung) im Produkt. Hohe Milchsäureanteile wirken sich dem-

nach negativ auf die Gesamtqualität des Rohkakaos aus (Cocoa Atlas 2010).

Milchsäure entsteht hauptsächlich während der ersten Phase der Fermentation. Je

intensiver diese Phase durchlaufen wird, desto größer ist auch der Milchsäurean-

teil im Rohkakao (Rohsius, 2007, S. 192).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

Milc

hsäu

re

Ess

igsä

ure

Milc

hsäu

re

Ess

igsä

ure

Milc

hsäu

re

Ess

igsä

ure

Milc

hsäu

re

Ess

igsä

ure

Milc

hsäu

re

Ess

igsä

ure

C ATIE -R 1 C ATIE -R 4 C ATIE -R 6 P MC T-58 C C -137

Organische Säuren in mg/g

mg/g

Abbildung 11: Milch und Essigsäuregehalte der Proben im Vergleich

Die gemessenen Werte für Essig- und Milchsäuregehalte beziehen sich auf mg/g

geschälter Kakaosamen. Die Werte für die enthaltene Essigsäure liegen zwischen

0,07 mg/g ffTM für CC-137 und 0,146 mg/g ffTM für CATIE R-4. Demnach bewe-

37

gen sich alle gemessenen Werte im optimalen Bereich. Genaue Angaben, was im

Allgemeinen als ein optimaler- bzw. hoher Gehalt an Milchsäure verstanden wird,

konnten in der Literatur nicht gefunden werden. Die Werte bewegen sich zwischen

0,480 mg/g ffTM für PMCT-58 und 0,691 mg/g ffTM. Die Werte für Essig- und

Milchsäure in fettfreier Trockenmasse wurden abzüglich der vorher bestimmten

Werte für Wasser- und Fettgehalt berechnet, da sich die wenigen Angaben in der

Literatur auf diese Werte beziehen (vgl. Rohsius, 2007, S. 189ff und Fincke, 1985,

S. 59f).

8.3.3 Die Methylxanthine

Coffein und Theobromin gehören zusammen mit Theophyllin zu der Gruppe der

Methylxanthine. Xanthin besteht aus einem Ring mit sechs Kohlenstoffatomen und

einem Ring mit fünf Kohlenstoffatomen, welche jeweils mit zwei Stickstoffatomen

versehen sind. Unter Abspaltung einer Methylgruppe des Coffeins (C8H10N4O2)

(OMIKORN GmbH, 2000, Stand 21.02.2011) entsteht Theobromin (C7H8N4O2)

(Schaarschmidt, 2008, S. 57). In Rohkakao sind Coffein und Theobromin zu Antei-

len zwischen 0,05-0,3% und 0,9-3% vorhanden. Im menschlichen Organismus

wirken Theobromin und Coffein harntreibend und stimmungsaufhellend (Schaar-

schmidt, 2008, S.

27).

38

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200T

heobro

min

Coff

ein

Theobro

min

Coff

ein

Theobro

min

Coff

ein

Theobro

min

Coff

ein

Theobro

min

Coff

ein


Methylxanthine in mg/g ffTM

in mg/g

ffTM

Abbildung 12: Theobromin- und Coffeingehalte der Proben im Vergleich

Probe CC-137 weist maximale Werte von 1,116mg/g ffTM Theobromin und 0,456

mg/g ffTM Coffein auf. Die (zusammengenommen) niedrigsten Werte weist CATIE

R-6 auf, mit 0,703 mg/g ffTM Theobromin und 0,199 mg/g ffTM Coffein in (Abbil-

dung 12).

Theobromin – Coffeinquotient (T/C)

CATIE R-1 CATIE R-4 CATIE R-6 PMCT-58 CC-137

2,1 2,7 3,5 2,8 2,4

Tabelle 7: Quotient aus Theobromin- und Coffeingehalten

Der Quotient aus Theobromin und Coffein ist ein Indikator zur Unterscheidung von

Massen- und Edelkakao. Das Verhältnis wird demnach hauptsächlich durch gene-

tische- und geografische Varietät bestimmt (Cocoa Atlas 2010). Edelkakaosorten

weisen grundsätzlich einen niedrigeren Quotienten auf als andere Sorten. Liegt

das Verhältnis von Theobromin zu Coffein unter einem Wert von 8 und weist die

39

Probe gleichzeitig einen hohen Coffeingehalt von mehr als 3 mg/g ffTM auf ist es

wahrscheinlich, dass es sich um eine Edelkakaosorte handelt. Die untersuchten

Proben weisen alle einen Quotienten unter 4 auf (Tabelle 8), und sind demnach

als qualitativ hochwertig einzustufen (Rohsius, 2007, S. 89ff).

8.3.4 Gesamtgehalt an freien Aminosäuren und reduzie-renden Zuckern

Aufgrund der Degeneration von Speicherproteinen während der Fermentation

steigt der Anteil an freien Aminosäuren. Zu Beginn der Fermentation steigen zu-

nächst die Werte für saure Aminosäuren stark an. Später ist ein Anstieg der hyd-

rophoben Aminosäuren zu beobachten. So sind geringe Gehalte an freien Amino-

säuren ein Indikator für unzureichend fermentierte Proben (Cocoa Atlas 2010).

Die, im fermentierten Kakaosamen enthaltenen, freien Aminosäuren sind zusam-

men mit den reduzierenden Zuckern verantwortlich für die Bildung des typischen

Kakaoaromas. Während der Röstung reagieren sie in einer Maillard-Reaktion mit-

einander. Die Proteolyse hängt eng mit dem Ansäuerungsprozess der Bohne zu-

sammen, so ist das Aromapotential von Bohnen mit einem pH-Wert von 5 größer

als das von Bohnen mit einem pH-Wert von 4 (Voigt, 1993, S. 177).

16,85

14,4314,18

23,77

9,60

0

5

10

15

20

25


Freie Aminosäuren in mg/g ffTM

in mg/gffTM

Abbildung 13: Vergleich der Gehalte an freien Aminosäuren

40

Die Probe PMCT-58 zeigt im Vergleich zu den anderen Proben einen besonders

hohen Gesamtgehalt an freien Aminosäuren 23,77 mg/g ffTM, siehe Abbildung 13.

Dies lässt auf ein besonders hohes Aromapotential schließen. CC-137 weist mit

9,60 mg/g ffTM den geringsten Gehalt an freien Aminosäuren auf. Zur Ausbildung

des typischen Kakaoaromas werden, neben den Aminosäuren auch reduzierende

Zucker benötigt (Cocoa Atlas 2010).

2,059

1,787

2,046

0,836

1,492

0

0,5

1

1,5

2

2,5


Summe reduzierender Zucker in mg/g ffTM

in mg/g ffTM

Abbildung 14: Gesamtgehalt reduzierender Zucker im Vergleich

Die Summe der reduzierenden Zucker zeigt hohe Anteile für CATIE R-1 und

CATIE-R-6 mit etwa 2 mg/g ffTM (siehe Abbildung 14). Dies bietet eine gute

Grundlage für die Entwicklung von Aromavorstufen bei der Röstung der Bohnen.

Für PMCT-58 stehen wahrscheinlich nicht ausreichend reduzierende Zucker zur

Verfügung um das Aromapotential, aufgrund des hohen Anteils an freien Amino-

säuren, voll ausschöpfen zu können. Das Gleiche gilt, im umgekehrten Sinne für

CC-137, wo zu wenig freie Aminosäuren und ausreichend reduzierende Zucker

vorliegen. Demnach sind die Proben CATIE R-1 und CATIE R-6 positiver zu be-

werten als PMCT-58 und CC-137. CATIE R-4 verfügt über einen etwas geringeren

Gesamtgehalt an reduzierenden Zuckern, das Verhältnis zu den freien Aminosäu-

41

ren ist aber gut ausgeglichen. Es ist wahrscheinlich, dass auch diese Probe nach

der Röstung, gute Aromavorstufen aufweisen wird.

8.3.5 Der Polyphenolgehalt

In Kakao enthaltene Phenole gehören hauptsächlich zur Stoffgruppe der Flavan-3-

ole und liegen meist als Oligomere des (-)-Epicatechins vor. Ein großer Teil liegt

dabei als Monomer (-)-Epicatechin und dem Isomer (+)-Catechin vor (Sies, 2006,

S. 3). Während der Fermentation und der Trocknung des Rohkakaos gehen bis zu

95% der phenolischen Inhaltsstoffe verloren (Cocoa Atlas 2010). Die phenolischen

Inhaltsstoffe sind wichtige Bestandteile für Hersteller des so genannten „functional

food“, sie verfügen über antioxidative Gruppen und sollen so präventiv gegen Arte-

riosklerose, Herzinfarkt oder entzündliche Prozesse im menschlichen Körper wirk-

sam sein (Elwers, 2008, S. 2). Anteile von 12-18% in der fettfreien Trockenmasse

sind normal. Die phenolischen Inhaltsstoffe sind außerdem für den sensorischen

Gesamteindruck mitverantwortlich, da sie hauptsächlich für die Bitterkeit und

Adstringenz des Rohkakaos verantwortlich sind (Elwers, 2008, S. 1). Sind zu viele

Polyphenole im Rohkakao enthalten, kann das Gesamtaroma darunter leiden

(Cocoa Altas, 2010).

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

Ge

sa

mtp

he

no

lge

ha

lt

Ep

ica

tec

hin

Ca

tec

hin

Ge

sa

mtp

he

no

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Ca

tec

hin

Ge

sa

mtp

he

no

lge

ha

lt

Ep

ica

tec

hin

Ca

tec

hin


Polyphenolgehalt in mg/g ffTM

in mg/gffTM

42

Abbildung 15: Gesamtphenolgehalt, (-)-Epicatechin und (+)-Catechin im Ver-

gleich

Mithilfe des Photometers wurden Gesamtphenolgehalte zwischen 52,13 mg/g ffTM

in CATIE R-4 und 64,2 mg/g ffTM in CC-137 gemessen. (-)-Epicatechin- und (+)-

Catechin wurden anschließend mithilfe der HPLC detektiert. Demnach macht der

Epicatechingehalt zwischen 1,13% und 4,83% des Gesamtphenolgehaltes in den

Proben aus (Abbildung 15). (+)-Catechin konnte lediglich in den Proben CATIE R-

1 (0,156 mg/g ffTM) und CC-137 (0,327 mg/g ffTM) detektiert werden. Die

Polyphenolgehalte für CC-137 übersteigen demnach die der anderen.

8.4 Zusammenfassung der Analysen

Die Ergebnisse machen deutlich, dass es sich bei den Proben um hochwertigen

Rohkakao handelt. Insgesamt verfügen die Proben über einen überdurchschnittli-

chen Gesamtfettanteil, was positiv zu bewerten ist. Auch der pH- Wert liegt im op-

timalen Bereich für fermentierte, getrocknete Bohnen um einen Wert von etwa 5,5

(Fincke, 1965, S.59). Der Quotient aus Theobromin und Coffein liegt, für CATIE R-

4 bei einem Maximalwert von 3,7 und ist demnach den Eigenschaften eines Edel-

kakaos ähnlich (Rohsius, 2007, S. 89ff). Die Werte für die enthaltenen freien Ami-

nosäuren und reduzierender Zucker, schwanken zwischen den Proben zum Teil

erheblich. Für die ermittelten Ergebnisse gilt, je mehr reduzierende Zucker enthal-

ten sind desto größer ist das Aromapotential. Das Aromapotential kann sich aller-

dings erst nach großer Hitzeeinwirkung entfalten, es reagieren dann reduzierende

Zucker mit Aminosäuren in der so genannten Maillard-Reaktion. Der

Polyphenolgehalt liegt zwischen 5,2% und 6,4% und ist damit als eher gering ein-

zuschätzen (Elwers, 2008, S. 1). Die Optimierung der Nachernteprozesse könnte

sich auch positiv auf den Polyphenolanteil auswirken.

Allgemein konnte festgestellt werden, dass die meisten qualitativen Einbußen mit

durch falsche Nacherntebehandlung bedingt sind. An dieser Stelle sollte man an-

setzen und die Fermentation sowie die Trocknung optimieren. Dementsprechend

sollte die Fermentationszeit, der Bohnengröße entsprechend, verlängert werden.

Es sollten stets nur die Bohnen gemeinsam fermentiert werden, die in etwa die

gleiche Bohnengröße aufweisen, um schlussendlich eine homogene Qualität zu

erhalten. Diese Maßnahme würde zu einer Minderung der Anteile an schiefrigen,

schiefrig-violetten, violetten, und violett-braunen Bohnen führen und wahrschein-

43

lich auch eine Änderung der Gehalte an organischen Säuren und Polyphenole mit

sich bringen.

9 Ausblick

Der jährliche Verbrauch an Rohkakao wächst stetig an. Um der Nachfrage auch in

Zukunft gerecht werden zu können, sind Rohkakaogenotypen mit Resistenzeigen-

schaften und guter Produktqualität eine Möglichkeit den wirtschaftlichen Anforde-

rungen gerecht zu werden. Bewehren sich die Klone in der südamerikanischen

Agrarwirtschaft, ist dies die Grundlage in Zukunft erneut zu einem der großen

Produzenten für Rohkakao anzuwachsen. Auch andere Anbaugebiete können von

den Erkenntnissen und Erfolgen bei der Bepflanzung mit resistenten Klonen profi-

tieren und die jährlichen Verluste, die durch Pilzpathogene verursacht werden,

verringern. Es gilt nun also das Samengut an die Produzenten weiter zu geben

und im Feld zu testen.

44

10 Literaturverzeichnis

Anmerkungen: In einigen der Fachartikel fehlt die Angabe der Jahreszahl. Dies

wurde in den Artikeln selbst nicht deutlich aufgezeigt. Den verwendeten Quellen

nach zu urteilen muss die Veröffentlichung jedoch nach 2005 datiert sein.

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48

11 Eidesstattliche Erklärung

Ich versichere, dass ich die vorliegende Arbeit ohne fremde Hilfe selbstständig

verfasst und nur die angegebenen Hilfsmittel benutzt habe. Wörtlich oder dem

Sinn nach aus anderen Werken entnommene Stellen sind unter Angabe der Quel-

len kenntlich gemacht.

__________________________ ______________________________

Ort, Datum

49

12 Anhang

Tabellarische Auflistung aller gemessenen Ergebnisse: Soweit nicht anders ange-

geben sind die bestimmten Einzelwerte der Doppel- oder Dreifachbestimmungen

angegeben. Felder bzw. Werte die mit „-‘‘ gekennzeichnet sind konnten von der

HPLC nicht detektiert werden.

Analyse CATIE R-1 CATIE R-4 CATIE R-6 PMCT - 58 CC - 137

Aroma - olfaktorisch Schwach Aroma-

tisch

Schwach Schwach Schwach

Schale Matt, leicht

feucht

Matt Matt, dick,

leicht gräu-

lich

Matt, dünn Matt, dick

Gewicht von 100

Bohnen in g

136 143 138 114 185

Durchschnittliches

Einzelbohnenge-

wicht in g

1,25 1,3 1,35 1,15 2

Anteile schiefriger- /violetter-/schimmliger- Bohnen in %

(ermittelt aus insg. 250 geschnittenen Bohnen)

Schiefrig 2,4 0,4 - - 0,5

Schiefrig – violett 4,8 4 1,6 - 3

Vollviolett 6,8 9,2 9,2 17,6 22,5

Braunviolett 23,6 25,2 23,2 26,8 40,5

Hellbraunbrechend 0,4 0,4 2,4 0,4 -

Schimmel - 0,4 - - -

Wasserbestimmung

in %

6,9 6,0 6,5 5,6 5,6

6,8 5,8 6,7 5,9 5,5

7,0 6,0 6,6 5,7 5,6

Gesamtfett in %

52,0 56,6 56,5 59,31 51,08

52,6 55,8 54,9 58,91 49,42

pH Wert 5,0 5,2 5,1 5,5 5,7

5,0 5,2 5,1 5,5 5,7

50

Organische Säuren in mg/g

Milchsäure 1,6687 1,5296 1,5132 1,2946 1,2422

1,7168 1,6264 1,4800 1,4335 1,2846

Ø Milchsäure in

mg/g ffTM

0,691 0,598 0,564 0,480 0,558

Essigsäure 0,2785 0,3563 0,3659 0,2054 0,1718

0,2695 0,4131 0,3511 0,2267 0,1472

Ø Essigsäure in

mg/g ffTM

0,112 0,146 0,135 0,076 0,070

Methylxanthine in mg/g ffTM

Theobromin 0,673 0,832 0,703 0,861 1,115

0,709 0,835 0,702 0,860 1,117

Coffein 0,325 0,222 0,199 0,303 0,455

0,342 0,224 0,199 0,304 0,457

Theobromin-

Coffeinquotient

(T/C)

2,075 3,735 3,533 2,842 2,447

Freie Aminosäuren in mg/g ffTM

Asparaginsäure 0,447582 0,386283 0,329095 0,484692 0,161114

0,440878 0,371508 0,350101 0,494916 0,164374

Glutamin 0,1346942 1,219493 1,005561 1,227530 1,065510

1,286444 1,137318 1,046400 1,267326 1,109478

Asparagin 1,418718 1,020483 0,689500 1,833240 1,395672

1,358953 0,999509 0,737287 1,883271 1,403888

Serin 0,583131 0,463805 0,376730 0,859077 0,292595

0,539843 0,451234 0,408124 0,878409 0,293711

GABA 1,121752 1,007287 0,864342 1,309399 0,746027

1,157616 0,958399 0,919072 1,375741 0,758781

Valin 1,340811 1,181368 1,166226 2,194087 0,646064

1,324716 1,133683 1,231651 2,240975 0,662334

Phenylalanin 2,125158 1,850158 1,695058 3,366685 1,186700

2,108414 1,762580 1,797187 3,433579 1,240018

Isoleucin 0,690961 0,614312 0,637394 1,139482 0,427811

51

0,687593 0,598181 0,669527 1,157479 0,439898

Leucin 3,110364 2,585701 2,478109 4,174096 1,344317

3,019745 2,471417 2,653614 4,266513 1,373837

Lysin 1,289278 0,954137 1,137553 2,044876 0,373568

1,285119 1,016415 1,177380 2,176824 0,366081

Glutamin 0,736450 0,687970 - 0,876535 -

0,679782 0,668011 0,876533 0,882283 -

Histidin 0,990826 0,922578 1,057987 1,140126 -

0,925666 0,890886 1,143085 1,149618 -

Glycin 0,217162 0,178649 0,189111 0,318815 0,141248

0,209892 0,177520 0,199869 0,327219 0,141511

Threonin 0,293201 0,250547 0,230776 0,465020 0,162038

0,279732 0,237837 0,246981 0,477745 0,170759

Alanin 1,370964 1,337468 1,474518 2,021122 1,311976

1,316194 1,323931 1,517206 2,069409 1,318679

Tryptophan - - - - 0,245805

- - - - 0,263532

Gesamt FAA (auf-

summiert aus vorab

gebildeten Mittel-

werten)in mg/g ffTM

16,85 14,43 14,18 23,77 9,60

Gesamtzucker in mg/g ffTM

Fructose 2,4424 1,7892 1,5336 1,0366 0,8520

1,9738 1,6472 1,5904 1,1360 0,8662

Glucose 0,5610 0,6160 0,9790 0,1650 0,4730

0,5390 0,5610 1,1000 - 0,4730

Saccarose - 0,1269 - - 0,6486

- - - - 0,6486

Summe (der Mittel-

werteder red. Zu-

cker)

2,059 1,787 2,046 0,836 1,492

Polyphenole in mg/g ffTM

Gesamtphenole 53,436 52,287 56,193 64,059 65,120

52

56,936 51,973 48,700 61,602 63,221

(-)- Epicatechin 4,758 2,278 3,046 2,932 7,180

4,,498 2,158 3,360 3,211 7,528

(+)-Catechin 0,198 - - - 0,318

0,114 - - - 0,336

die bedrohung des kakaos durch schwarzfäule...

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